水力加压器的特点及应用.docx

会员专享推荐 · 你可能也用得上更多

开通会员，畅读全站文档

本篇文档已为你保留

本篇文档价值 ~~¥35.00~~会员免费解锁

全文不限次阅读，剩余内容即刻解锁
高速下载通道，免排队、无等待
专属客服 1 对 1 答疑，优先响应
每日赠送下载券，本篇文档免费送

有 86 篇商业计划书正在上传

下载原文档

水力加压器的特点及应用摘要：水力加压器是一种应用于钻井、修井等作业中的井下工具。它是一种能量转换装置。利用循环泵泵压为动力把液体压能转化为钻压的一项新型钻井技术，改变了常规钻井或其它作业是靠下部钻铤的重量施加钻压的方式，使钻头或下部部分钻具与钻柱中的其他部分柔性连接，将钻铤给予钻头或其它工具的刚性加压变为液力柔性加压，克服了刚性加压的种种弊端，从而达到高速度、高质量、低成本钻井的目的，是钻井技术的一次变革，对于推动钻井技术的发展有着重要的意义。1、概论目前在石油钻井中，钻头需要的钻压是由钻头上部的钻铤重量提供的，这种传统的刚性加压方式存在许多不可避免的弊病，如送钻不均匀、跳钻、钻具弯曲、假钻压等等。这些弊病都严重影响着机械钻速、钻头及钻具的寿命。水力加压器的成功问世使上述问题的解决成为现实。2、水力加压器的特点(1)改变了钻头加压方式把机械式加压改为液力加压为钻头提供稳定钻压，实现了柔性加压钻进。(2)改变了钻压调节方法通过改变水力因素调节钻压大小，可节省部分钻铤、减轻钻机负荷。(3)减震效果实现了“质”的飞跃利用开泵循环时活塞端面上形成的推力，推动活塞下行从而最大限度的吸收钻柱振动和钻头冲击，实现了标本兼治，减震效果是所有类型的减震器所不能比拟的。(4)增加了行程范围内自动送钻功能相对稳定的钻压不需要连续送钻，在行程范围内可自动送钻，操作简单，减轻了司钻的劳动强度，提高了井眼质量。(5)防止跳钻、提高机械钻速功能卓著柔性加压钻进最大限度的吸收钻柱振动和钻头冲击，稳定的钻压提高了机械钻速，有效的吸震防跳延长了钻头钻具寿命。(6)提出了新的防斜打直工艺理论刚性加压改为液力加压，有效的改善了钻压与钻柱刚性、机械钻速两者之间的关系，改善了钻具受力状态，降低了中和点高度，提高了切点位置，减小了钻具弯曲和钻头倾角，提高了钻具的稳定性。(7)避免小井眼假钻压、钻具弯曲现象的发生克服大斜度井、水平井受到钻具重力分力、浮力和摩擦阻力的影响，获得稳定的钻压。(8)入井使用时不需要特殊操作和特殊工具使用操作十分简便，其独特的密封设计使密封更有效、寿命更长。(9)单位压降推力大，钻压调节范围广在低泵压下充分高效作用。(10)延长使用寿命，降低钻井成本能延长钻头、钻具和地面设备使用寿命，降低钻井成本，减少井下事故的发生。钻头平均寿命提高1倍以上，钻进每米可降低成本几百元以上。3、水力加压器的用途水力加压器适用于石油钻井、修井、打捞、取芯等作业，具体可在以下几方面应用：(1)在常规转盘钻井作业中可直接接在钻头上，以给钻头提供稳定钻压，达到保护钻头和钻具、加快钻井速度的目的。(2)在易跳钻的较坚硬地层或非均质地层，使用水力加压器可最大限度的吸收轴向与横向冲击振动，起到极好的“减震器”作用，其效果是减振器不能比拟的。(3)使用井下动力钻具钻井时，可将水力加压器接在动力钻具之上，能起到加压平稳，防跳防震的作用，保证正常钻进及有效地保护井下动力钻具。(4)取芯钻进时，可将水力加压器接在取芯筒上，以使取芯钻头获得恒定的钻压，取芯工具工作更平稳，从而有助于提高取芯收获率。(5)在定向井、水平井使用水力加压器，可以克服由于钻具摩阻作用而致使加不上钻压或加压不准的弊病，使在斜井段或水平井段钻进的钻头获得稳定、足够的钻压，从而加快定向井、水平井的钻井速度。(6)在小井眼钻井时，使用水力加压器可以克服由于小钻具弯曲造成的摩擦阻力，导致出现的假钻压现象，使小钻头的加压准确而稳定，不但有利于加快钻速,而且还可大大减少钻头和钻具疲劳事故发生。(7)在井眼质量要求较严的地区，使用水力加压器，配以合理的钻具组合和方法，可以起到更好的防斜、稳斜、降斜的效果，从而达到高速度、高质量、低成本钻井的目的。(8)在处理诸如打捞钻具等井下事故时，使用水力加压器有利于造扣、对扣、切割、磨筑等作业，有助于及早解除事故。(9)在修井作业、断铢作业、开窗侧钻作业中，使用水力加压器同样可起到诸如钻井作业中的加压、防跳、减震等，提高钻井效果，延长工具寿命。(10)在钻铤不足或由于钻机负荷需减少钻铤时使用水力加压器，可节省部分钻铤，减轻钻机负荷。4、水力加压器的结构及工作原理水力加压器主要由缸体、活塞、芯轴等部分组成，缸体用于连接钻具并传递扭矩、活塞在缸体内滑动、密封并传递压力，芯轴上下分别和活塞、钻头相连,将液压力传给钻头。如图1。图1图2水力加压器的工作原理是：工作时，开泵循环泥浆，工具内形成压降，该压降作用在活塞端面上，形成推力，推动活塞下行，直到行程结束为止，该推力就是钻头需要的钻压。当钻完一个行程后，指重表悬重增加，泵压显示下降，下放钻柱送钻，开始第二个行程。如此反复，实现自动送钻。如图2。图3图4如图3所示，液力加压装置可以看作是一个倒置的注射器。图中G为钻具重量、G’为大钩的承载力、F为高压液体作用于活塞处的推力(向下)、F’为向上的液压力、VW及W为地层岩石对钻头的反作用力。液力加压装置在井下有三种工况：图a：此时未钻进或液推力大于实际钻压时，活塞位于工具的下止点(行程全打开)；图b：正常工作状态。此时钻头接触井底，液体推力F等于钻压，活塞在缸筒内处于浮动状态；图c：为钻头接触井底、液体推力F小于钻压W时，活塞位于上止点(行程关闭)；无论哪种情况，整个系统的受力可以简化为:大钩的承载力G’、钻具的重量G、向下的液压力F、向上的液压力F，、地层岩石向上的反作用力Wo其关式为：G’+F’+W=G+F而F=F,则W=G-G’我们知道，“G-G’”即为钻压。所以使用液力加压装置可像常规钻井一样,直接通过指重表观察钻压的大小。5、应用前景使用水力加压器钻井把机械加压改为液力加压，是钻井技术的一项变革，具有较高的技术效益、经济效益和社会效益。从水力加压器的技术特点、作用特点和应用范围中可以看出：(1)钻铤加压改为液力加压，能最大限度的吸收冲击震动，加压平稳、减震效果好，为提高机械钻速奠定了基础。(2)有效的改善了钻压与钻速匹配关系，扩大了匹配范围，可在大钻压和高转速下钻进，提高了机械钻速。(3)克服了冲击振动产生的高峰荷载，延长了钻柱、钻头等寿命，减少了起下钻次数，提高了行程机械钻速。(4)改善钻具受力状态，降低中和点高度，钻具稳定和导向性好，在大钻压、高转速下工作仍具有吊打功效，有一定的防斜打直作用。(5)可以克服深井、大斜度井、水平井和小井眼中假钻压影响，实现钻压稳定可控，使操作得心应手。(6)操作简单，在行程范围内可实现自动送钻。(7)起钻时，一旦钻头遇卡可作下击器解卡，避免事态恶化。（8）用于取芯可保证取芯质量和回收率。（9）可以减小钻具刺漏、断钻具等井下事故的发生和处理费用。总之，水力加压器的用途是广泛的，好处是多方面的，使用水力加压器钻井,投入少、见效快、回报高、直接给用户带来效益，在提高机械转速、缩短钻井周期、降低钻井成本等方面，具有现实的经济意义和深远的技术意义，随着人们对水力加压器这种软加压钻井技术认识的逐步加深和水力加压器的不断改进完善,对于推动钻井技术的发展起到积极的作用。6、使用效果（1）0242mm水力加压器在新疆油田风城区块的使用风南4井水力加压器使用井段（地层为乌尔禾组、夏子街组）使用井段（m）使用钻头数量（只）总进尺（m）纯钻时间（h）平均机械钻速（m/h）钻压（KN）2932-38968964657.411.4780-320邻井乌35井相同井段（地层为夏子街组、风城组）使用井段（m）使用钻头数量（只）总进尺（m）纯钻时间（h）平均机械钻速（m/h）2940-390016960784.561.22风南4井使用的0 311mm钻头，平均单只钻头纯钻时间82.17h,乌35井使用的①216mm钻头，平均单只钻头纯钻时间49.03h。风南4井平均机械钻速比乌35井提高了20.5%o风南4井未发生钻具、钻头事故。风城011井水力加压器使用井段（地层为乌尔禾组、夏子街组、风城组）使用井段（m）使用钻头数量（只）总进尺（m）纯钻时间（h）平均机械钻速（m/h）钻压（KN）1138-28362(PDC)16982257.5560-803042-33717（牙轮）3292681.2380-300合计920274934.11邻井风城1井（地层为三叠系、乌尔禾组、夏子街组、风城组）风城oil井平均机械钻速比风城1井提高了109%。使用井段（m）使用钻头数量（只）总进尺（m）纯钻时间（h）平均机械钻速（m/h）1131-346415（牙轮）24331240.581.96风城011井未发生钻头、钻具事故。2）水力加压器使用效果（1）改善了传统对钻头的加压方式，把机械式的加压改为液力、可持续性加压,为钻头提供了稳定的钻压，实现柔性加压钻井，从而保护钻头连续切削，使循环出的岩屑比较细小。（2）该工具使用后，最大限度地吸收钻柱振动和钻头冲击，消除原来跳钻严重的情况，钻具无明显跳钻现象，有效的保护了钻头和钻具。（3）使用水力加压器时钻具结构简单，只需两柱钻铤即可，减小了提下钻铤的风险，降低劳动强度，节约了时间。综上所述，该工具在正常钻进过程中可以减小跳钻对钻具的危害，进而可以延长钻头、钻柱的使用寿命，提高机械钻速，减少井下事故的发生，节约了时效,降低了能耗和钻井成本，提高了钻井整体综合效益。