随着长水平段油气井的增多,外径小、柔性大的连续油管在井下越来越易发生螺旋屈曲锁死以至无法继续下入。连续油管水力振荡器能够有效降摩减阻,延迟螺旋屈曲锁死,增加连续油管的下入深度,因而得到广泛应用。根据螺杆式连续油管水力振荡器工作过程中的运动和受力分析,得出其轴向力计算公式。采用灰色关联度法分析各影响因素对连续油管水力振荡器轴向力的影响程度,得出流量、流体密度以及转子偏心距对其轴向力影响最大。实例计算表明:连续油管水力振荡器最大轴向力随流量、流体密度以及转子偏心距的增加而变大;连续油管水力振荡器轴向力变化频率与流体密度无关,随流量增加而变大,随转子偏心距增加而减小。

为解决连续油管打捞,钻塞解卡作业过程中常规震击器震击频率低,解卡成功率低,施工周期长的问题,文章研制了一种新型连续油管解卡高频双向震击器,该工具内部无高精度的液压延时机构,以液压为动力源,采用液压力与弹簧力协同作用的方式,达到连续震击的目的,切换工具提拉或下压状态即可快速转换震击模式。文章重点详述了高频双向震击器的主要结构、工作原理、主要技术性能参数和性能特点,对物理样机进行了双向震击模式的性能评价试验,并在大港油田进行了多口井的现场应用。结果表明,研制的高频双向震击器震击频率高,提高了解卡成功率,有效缩短施工周期提高了施工效率,降低了施工成本,具有较广泛的应用前景。

针对连续油管井下作业工具液压丢手的断裂失效问题,通过理化检验、断口分析等检测手段对断裂原因进行了分析。结果表明,丢手工具断裂失效主要是由于H2S应力腐蚀导致,氢的浸入使得材料塑性、韧性急剧下降,由于材料硬度偏高,在含硫腐蚀环境中服役,同时在拉伸应力和应力集中的作用下,导致了丢手断裂失效。建议作业单位重视井下工具的选材、防护、检测及全寿命管理,避免油气开采过程中作业工具失效的问题。

连续油管丢手工具使用环境较为复杂,一旦使用过程不当,将会发生断裂现象,导致工具受到严重的损坏,无法继续进行使用。基于此,本文先从宏观检测、成分组成、断口检测等方面对丢手工具的断裂检测方法进行分析,在从腐蚀作用、受力影响等方面对断裂的原因进行分析,最后对预防断裂的措施进行分析,提高丢手工具使用的合理性,保障连续油管液压控制的稳定性。

为了弥补解析计算难以准确预测连续油管疲劳寿命的不足,用ANSYS Workbench有限元分析软件建立了滚筒处的连续油管三维有限元力学分析模型,分析了不同内压作用下连续油管的疲劳寿命,考察了壁厚对连续油管疲劳寿命的影响,并与之前文献通过实验方法得到的结果进行比较。结果表明,不同内压作用下,不同壁厚连续油管疲劳寿命有限元分析结果与实验结果趋势相同,最大误差小于8.46%,平均误差为5.84%-7.04%,满足石油工程10%的精度要求,因此可以使用有限元软件对不同规格、不同工况下的连续油管进行疲劳寿命分析。随着壁厚的增加,连续油管疲劳寿命呈非线性增加,因此增加壁厚是提高连续油管疲劳寿命的有效手段。

滚筒装置是连续油管作业机的核心部件,在连续油管作业时发挥着重要的作用。文中介绍了连续油管滚筒作业的基本原理,详细归纳了国内外滚筒的发展技术和研究现状,并分析了连续油管滚筒装置的发展趋势,为今后优化滚筒装置提供基础。

连续油管测井机的研制为复杂大斜井、水平井的测井作业提供了有效的技术手段,其中,满足测井作业低速稳定性要求的注入头与滚筒的协同控制是整机的关键技术之一。为了提高测井机的性能,提出了基于二次调节系统辨识的连续油管协同控制设计方案。从二次调节系统的组成与原理出发,通过建立二次调节系统的非线性模型,可以将其简化为一个二阶线性系统,对其动力学特性进行描述。根据这一特点,依据最小二乘理论,采用带有遗忘遗因子的最小二乘算法,对二次调节系统进行了系统辨识,获得了确定参数的系统模型。在辨识模型的基础上,通过采用PID控制器,对二次调节控制系统进行了实验研究,为今后连续油管测井机的理论分析和实时控制打下良好的基础。研究表明,二次调节系统替代传统马达有效地解决了注入头与滚筒协同控制问题。

连续油管作业技术是一项具有广阔应用前景的实用性技术，该作业技术能实现各种常归和复杂的井下作业。连续油管作业机关键部件是注入头，注入头的动作要求与油管另一端缠绕的油管滚筒有相互的协同动作关系，以保证在注入及上提油管的作业时油管的合理受力，防止过卷及过放。该文针对连续油管作业机液压系统设计过程中对注入头与滚筒协同作业部分的液压控制提出3种方案并对3种方案进行比较分析。