套管开窗侧钻技术的核心是要有可靠的高效率的开窗工具,坐封器是套管开窗工具的最为重要的部件之一。针对解决小井眼侧钻过程中出现的斜向器下移、转向所造成的井眼报废等事故,采用液压悬挂式、单卡瓦双作用镶嵌硬质合金齿的坐封设计方案,通过合理布置硬质合金齿,使其具有双卡瓦单作用的坐封效应,可实现在预定深度的可靠坐封。

为进一步提升全液压坑道钻机的定向钻进精度和效率,在对全液压坑道钻机简单概述的基础上,对其中的斜面增力式定向制动装置的关键参数和选材进行确定,基于ABAQUS软件对斜面增力式定向制动装置的强度、刚度、制动力矩进行仿真分析,并在室内和现场对该定向制动装置的制动性能和应用效果进行验证评估,得到理想结果。

液压油管锚是一种管柱锚定用井下工具,抽油时使用液压油管锚锚定套管,可以降低冲程损失、油管漏失、提高泵效,改善管柱受力状态,延长管柱寿命。油管锚的关键是起锚定作用的卡瓦,文中设计了一种液压油管锚,对卡瓦进行了详细设计和ANSYS有限元分析。发现锚定时卡瓦最大应力出现在卡瓦牙上,卡瓦牙发生微小屈服,卡瓦牙根部和其余部位应力较小,卡瓦不会发生断裂失效。微小屈服使卡瓦牙与套管内壁的接触由线接触变为面接触,摩擦力更大,锚定更加可靠。

针对传统套管侧钻工具存在作业程序复杂、坐封成功率低的问题,开发YCZ-9 5/8型一体式开窗侧钻工具。该工具包括钻铰式铣锥、斜向器、锚定器和护套以及传压管线。在主井眼准备工作完成后,可实现单趟下钻开窗作业(包括定向、固定导斜器、套管开窗、窗户修复等)。对该工具工作原理、结构特点及试验情况进行了分析。对斜向器结构进行了优化设计,可确保斜向器在开窗过程中不会下移和旋转。降低了作业成本,提高了成功率。

针对石油钻井起下钻作业时,双吊卡或手提式卡瓦作业存在劳动强度大、工作效率低、安全性能差等问题,设计研制了一种利用压缩空气作为动力通过气缸上下动作实现卡瓦体自动升降的钻杆动力卡瓦,兼具卡持钻杆和自动刮泥等多种功能.该卡瓦克服了现有钻井卡瓦自动化程度低、工作高度高、价格昂贵、功能单一等问题.通过建立气动卡瓦受力模型,卡瓦体径向力及摩擦力等各项指标均达到了设计要求.现场应用表明:多功能钻杆气动卡瓦安装、操作简便,减轻了劳动强度,提高了起下钻工作效率.