新型气体钻井导引总成的研制.pdf

2 0 1 0年第 3 9 卷 第 8期第 7 9 页 石油 矿场 机械 OI L F I E LD E QUI PME NT 文 章 编 号 1 0 01 - 3 48 2 2 01 0 0 8 0 07 9 - 03 新型气体钻 井导 引总成 的研 制 贾 丽 ， 谢从辉 ， 姜佰顺 ， 田玉栋 大庆油 田钻 探工程公司 钻井工程技术研究 院， 黑龙江 大庆 1 6 3 4 1 3 摘要 在 收集 分析 国 内外有 关旋 转 防喷 器的设 计 、 分析 、 计 算 、 使 用 等 资料 的基 础 上 ， 结 合 国 内 目前 在 用旋转 防喷 器存 在 的一 些 问题 ， 开 发 了一种 新 型 气体钻 井 用旋 转 防喷 器导 引总成 。介 绍 了该 导 引总成 的 结构组 成 、 工作 原理 、 室 内检 测和现 场 应 用情况 。该 导 引总成 设计 新 颖 、 结 构 简单 ， 扩 展 了 气体钻 井 井 口控 制 装备 的应 用 范围 ， 提 高 了气体 钻 井产层 起 下钻作 业 的安 全性 。 关 键词 气体钻 井 ； 旋转 防喷 器 ； 导 引总成 中图分 类号 TE 9 2 1 ． 2 文献标 识码 B De v e l o pme n t o f Ne w Ai r Dr i l l i ng Gu i d e As s e mb l y J I A L i ， XI E Co n g h u i ， J I ANG B a i s h u n， TI AN Yu d o n g Da q i n g Dr i l l i n g En gi n e e r i n g T e c h n o l o g y Re s e a r c h I n s t i t u t e ， Da q i n g Dr i l l i n g a n d Expl o r at i o n En gi ne e r i ng Co r po r a t i o n， Daq i n g 1 63 41 3， Chi n a Ab s t r a c t Re f e r r i ng t o s o m e q ue s t i on s o f a l l RBOP a r o und t he wor l d， t h e ne w a i r dr i l l i n g gu i d e a s s e m b l y wa s d e s i gn e d o n t he ba s e o f c o l l e c t i ng t h e i nf o r m a t i o n a bo ut t he de s i g n， a na l y s i s， c a l c ul a t i o ns a nd u s e o f t h e RBOP i n s i de a nd o ut s i d e t he c ou nt r y ．Thi s p a p e r i nt r o du c e s t he s y s t e m c o rn pl e x i t y， o pe r a t i ng pr i nc i pl e， l a b s i mul a t i on a nd f l i e d us i ng of t he a i r d r i l l i ng RTO ho m e r ．I t s de s i gn i s p a r t i c ul a r a nd ma ke up i s s i m pl e， wh i c h e xp a n ds t he a pp l i a n c e a r e a o f t h e we l l he a d o pe r a t i o n i n t h e a i r d r i l l i ng a n d i m p r ov e s t he s e c u r i t y of t he r ou nd t r i p op e r a t i o n i n p r o du c i ng f o r m a t i on i n a i r dr i l l i n g． Ke y wo r d s ai r d r i l l i n g； RBOP； RTO i n p r od uc i ng f o r m a t i on 旋转防喷器 R B O P 又称旋转控制头 R Hc ， 是 欠平 衡钻 井 、 地 热 钻 井 、 煤 层 气钻 井 的必 要 设 备 。 它在井 眼环 空 与钻 柱 之 间起 封 隔作 用 ， 并 提供 安 全 有 效 的压力 控制 ， 同时 具 有 将 井 眼 返 出 流体 导 流 出 井 口的作 用 l 】 ] 。导 引 总成 为被 动式旋 转 控制 头 内 的 核 心旋 转密 封 、 导 流部 件 。 目前 大 庆 油 田能 够 使 用 旋转防喷器等井 口装置和注气设备实现氮气储层安 全 钻进 ， 并将 储层 气 体 导 引 至排 砂 管线 出 口点 火 燃 烧 。存在 的 问题是 现 有 的设 备 条 件 无 法 在 钻 开 储 层 的情况 下 实现不 压 井 起 下 钻 作 业 ， 无 法 充 分 发 挥 气体钻井保护和发现油气层的作用 。目前， 国内外 公认解决上述 问题最好的办法是使用井下套管阀配 合井 口防喷器实现全过程欠平衡 。使用套管阀存在 价格过高 、 气密性差、 寿命短的缺点 。单纯使用现有 的井 口控 制装 置又 无 法在气 体 钻井起 下 钻时实 现 持 续封井作业l 2 ] 。通过分析发现现有的气体钻井起下 钻 井 口 控 制 装 置 内 的 旋 转 总 成 的 胶 芯 内 径 为 o 1 0 0 mm左 右 ， 通 径 为 1 8 0 mm左 右 。 D 1 O 0 mm的 胶 芯 最 大 弹 性 扩 张 尺 寸 为 0 1 5 0 mm， 无 法 实 现 o 1 5 9 mm钻铤的长期密封。o 1 8 0 mm本体也无法实 收 稿 日期 2 01 0 - 0 1 - 1 2 项 目来源 实用新型专利 Z I 2 0 0 8 2 0 0 9 1 2 1 2 ． 5 作者简介 贾丽 1 9 8 3 一 ， 女 ， 山东人 ， 2 0 0 5年毕业 于西安 石油 大学石 油工 程专业 ， 现 从事 欠平衡 钻井 技术 研究 工作 ， E ma i l j i a l i c n p c ． c o rn． c n 。 石油 矿 场机 械 2 0 1 0年 8月 现 2 1 4 mm螺扶 的通过 。 针对这种现状 ， 大庆钻探工程公 司钻井工程技 术研究院 2 0 0 8年 自主研发了一种能够起下并密封 下 部钻具 组合 的井 口导引装 置 。该 装 置能解 决气体 钻 井产层 安全起 下 钻 作业 存 在 的 问题 ， 已获 得 实用 新 型专 利 专 利 号 Z L 2 0 0 8 2 0 0 9 1 2 1 2 ． 5 ， 并 已 成 功 应 用 2口井 。 l结 构 及 工 作 原 理 该 导引 头 安装 在 现有 井 口旋 转 防 喷器 壳体 上 ， 替换 原有 旋转 总成 ， 依 靠矩 形 橡 胶 密封 圈及 内部 的 密 封 组 合 实 现 对 气 体 钻 井 返 出 流 体 的 密 封 及 导 引 l_ 3 ] ， 扩展 了气体 钻井井 口旋转 防喷 器 的应 用 范 围。 结 构如 图 1 。由 于起 下 钻 时 钻具 不 旋 转 ， 因此 不 具 备 旋转功 能 ， 在 设 计 时进 行 了 上 胶 芯 的 防 转 设 计 。 该 导引头 实现 了系 列化 ， 与旋 转 总 成具 有 较 高 的互 换性 。该 导引 头上 、 下 壳体 为矮牙 梯形 螺纹连 接 ， 上 胶 芯法 兰通过 卡块 固定在壳 体 内 。以上 几件 主要起 到支 撑 胶 芯 的 作 用 ， 保 证 上 下胶 芯 之 间 的距 离 达 7 5 0 mm左右 。同时 在设 计 时 进 行 了 上胶 芯 的 防转 设计 。安装时使用胶 芯引锥导引钻具组合 串入胶 芯 。下钻 时 ， 钻具 压迫胶 芯 内腔 的倒角 ， 胶 芯 弹性膨 胀保证了密封 ， 同时允许钻具通过 。起钻时， 依靠胶 芯下 部 的大倒 角完 成 钻具 的导 引 ， 同 时保 证 良好 的 密封 。该 胶芯具 有 极 高 的弹 性 ， 可 在钻 具 通 过后 瞬 间 回弹 。双胶芯 的结 构又确 保 了即使通 过复 杂结构 钻具 组合 ， 仍能 提供 连续 的密封l_ 4 ] 。 6 1 一 挡 泥 板 ； 2 胶 芯 法 兰 ； 3 一 上 胶 芯 ； 4 上部壳体 ； 5 一下部壳体 ； 6 一下胶芯 图 1 新型气体钻 井导 引总成结构 2 技术参数 如表 1 表 1 气体钻 井导 引总成的技术参数 型号／外 m m ／ m 阱 m t ／ 体 m 5 00 0 5 00 0 5 00 0 3 特点 a 提高井 口安全性使用该装备后 ， 即使起 下下部 钻具组 合 ， 井 口也 始终处 于封 闭状态 ， 从而 提 高 了井 口作业 的安 全性 。 b 保 护 产 层 可 与 配 套 设 备 结 合 实 现气 体 钻井产 层安全 起下 钻 作业 ， 从 而避 免 了采用 超 压措 施给产 层造成 的损 害 。 c 节 约费用 该装 备在 起下钻 时 可起 到井 下 套管阀的作用 ， 而费用却 只有 使用套管 阀 的 1 ／ 1 5 左 右 。 4 室 内试验 a 螺扶通过试验在 3 k N力的作业下 ， 螺扶 顺 利通 过 ， 同时具有 密封性 。 b 胶芯 抗破 坏试 验 进 行 2 0次 胶芯 通过 试 验 ， 胶 芯无可见 裂痕 。 c 静水 渗漏试 验灌水静 置 1 h ， 无渗漏 。 d 承压 试 验 静 水 压 5 MP a ， 5 mi n压 降小 于 0 ． 1 MP a 。 以上试验数据表明， 开发 的气体钻井导引总成 达 到设 计要求 。 5 现 场 试 验 2 0 0 8年在大 庆 达 深 9井 使用 套 管 阀进 行 全 过 程 欠平衡 作业 时 ， 该 改进装 置作 为一种应 急设 备 ， 首 次现场 使用 。作业 时 首 先甩 掉 原 有旋 转 总 成 ， 将 气 体钻井导引总成随钻具装入旋转防喷器壳体相应位 置。实现起下钻下部钻具组合作业各 1次 ， 起到了 气体产层钻井起下钻封井 的作 用。2 0 0 9年在吉林 长深 1 0井 的欠平衡 作业 时 ， 又顺 利进 行气体 产层 钻 井 起下 钻作业 1 次 ， 作业 时未发 生气体 渗漏 ， 作业 后 检查胶芯未发现裂缝 ， 达到了研制的预期 目的。 6 结论 1 气体 钻井 导引 总成 由于其特 殊 的胶芯尺 寸 及空 问设计 ， 扩展 了旋转 防喷器 的应 用范 围 。 2 在起下钻 时 ， 气体钻 井导引 总成可起 到井下 套管阀的作用 ， 而费用却只有使用套管阀的1 ／ 1 5 ， 节 约 了钻井 成本 。 3 现 场试 验表 明 ， 气 体 钻 井导 引 总 成达 到 设 计要求和预期的目的， 提高 了气体钻井产层起下钻 作业 的安 全性 。 2 2 2 5 J 3 M 5 9 1 O【 O 5 O 嬲 船 O O 0 “ 1 2 3 Y Y Y D D D 2 O l O年第 3 9卷 第 8期第 8 1 页 石油矿 0l L FI ELD 场 机械 E QUI P MENT 2 0 1 0， 3 9 8 8 1 ～ 8 3 文 章 编 号 1 0 0 1 - 3 4 8 2 2 0 1 0 0 8 0 0 8 1 0 3 智能软拖动抽油 系统合理 工作 制度探讨 刘 丽 华 大庆油 田有 限责任公 司 第 九采油厂 ， 黑龙 江 大庆 1 6 3 8 5 3 摘要 由抽 油装置、 井下抽汲 系统等组成的智能软拖动抽油系统具有结构简单、 能耗低 、 管理方便 的 特 点 ， 能保证 油 井在合 理 流压 下 密闭生产 。为进 一步 降低 智能 软拖 动抽 油 系统 的能耗 ， 以百 米吨液 耗 电为 目标 ， 建 立 了智 能软 拖动 抽 油 系统能耗 公 式 ， 利 用 图解 法 求 出了软 柱 塞合 理 下入 深度 ， 给 出 了合 理 工作制 度 的确 定方 法 。现 场 试验证 明 ， 此 方法 准确 、 可行 。 关键 词 抽 油 装置 ； 百 米吨 液耗 电 ； 工作制 度 中 图分类 号 TE 9 3 3 ． 9 文献 标识 码 B Di s c u s s i o n o n Ra t i o n a l W o r k i n g S y s t e m o f I nt e l l i g e nt S o f t - d r i v i ng S y s t e m LI U Li hu a No． 9 Oi l Pr o duc t Fa c t o r y， Da qi n g Oi l Fi e l d Co mpan y。 Daq i ng 1 6 38 53。 Chi n a Ab s t r a c t The i n t e l l i g e nt s o f t d r a gg i n g s y s t e m i s b ui l t u p b y t h e pu m p i ng i ns t a l l a t i on， t he do wn ho l e pu m p i ng s ys t e m ， a nd S O o n． I t f e a t u r e s s i m p l e s t r uc t ur e， l o w e ne r g y c on s ump t i o n， c o n ve ni e nt ma na ge me nt a nd c a n a s s u r a nc e t he we l l c l os e d pr o du c i ng a t t he r i g ht f u l f l o w pr e s s u r e ． I n o r de r t o f u r t he r r e d uc e t he e ne r g y c on s u m p t i o n o f t h e i nt e l l i ge nt s of t d r i v i ng s y s t e m ， t he e ne r gy c o ns ump t i o n f o r m u l a of t he i n t e l l i g e n t s of t dr a g gi n g s y s t e m wa s e s t a bl i s he d， whi c h a i m e d a t t h e hund r e d me t e r e n e r g y c o ns u mpt i on ．The r i ght f ul l a nd i n g d e p t h of t h e s wa b wa s g i v e n by us i ng t h e g r a ph me t h od， a n d t he m e a ns o f de f i n i ng t h e r i g ht f ul wo r ki ng s ys t e m wa s gi v e n ．Fi e l d t e s t s h owe d t ha t t hi s me t h od wa s a c c ur a t e a n d pr a c t i c a bl e ． Ke y wo r d s i nt e l l i g e n t s o f t dr a g gi n g s ys t e m ； h un dr e d me t e r e n e r gy c o ns u m p t i o n； wo r ki n g s y s t e m 低 产油 井采 用 常规有 杆抽 油 系统 开采 ， 效率 低 、 能耗高 。例如， 大庆油 田西部外围油区平均单井 日 耗 电1 1 7 ． 0 k W h ， 百 米 吨液 耗 电2 ． 1 k W h 。 采 取 参考文献 [ 1 ] 罗 宁根． F X 2 8 3 5型旋转防喷 器的研 制E J 3 ． 海 洋石 油 ， 2 0 0 3 ， 2 3 增 刊 i 0 6 1 0 9 ． [ 2 3 宋林松 ， 王岩鹏 ． 几种 高压 旋转 防 喷 系统 的性 能 比较 E J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 4 ， 3 3 增 刊 2 5 2 7 ． [ 3 ] 陈家庆 ， 王颖 君 ， 赵 增元． Wi l l i a ms 高压 旋转 防喷器 国 间抽 、 转 提 捞 采 油 等 方 式 能 降 低 能 耗 及 开 采成 本 ， 但是不能达到油井采油量最大化的 目标 。为 此 ， 开展了智能软拖动抽油系统研究 。 [ 4 ] [ 5 ] 产化要点浅析 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 0 2 ， 3 1 O 3 1 5 ． 张宝 生 ， 陈家 庆． 对 Wi l l i a ms高压 旋转 防喷 器用 胶 芯 的分 析 研 究 [ J ] ．石 油 矿 场 机 械 ， 2 0 0 4 ， 3 3 增 刊 21 24． 王锡洲 ， 付玉坤 ， 朱海燕 ， 等． 闸板 防喷器胶芯 密封及损 坏机理分析 [ J ] ． 石油矿场机械 ， 2 0 1 0 ， 3 9 2 1 6 1 8 ． 收 稿 日期 2 0 1 0 - 0 1 2 7 作者简介 刘丽华 1 9 6 8 一 ， 女 ， 四川苍 溪人 ， 工程 师， 1 9 8 9年毕业 于大 庆石油学 院 ， 目前从 事采油工程 技术研究 ， E - ma i l d q l i u l h p e t r o c h i n a ． c o m． c n 。