井下管柱受力蠕动检测装置的研制
高温高压深井试油井下管柱力学分析及其应用
窦益华等．高温高压深井试油井下管柱力学分析及其应用 ． 钻采工艺 ，０ ７ ３ （ ） １ ２ ，６ ２ ０ ，０ ５ ：７— ０ ２
摘
要 ：分 析了高温高压 深井试 油及其 管柱的特点 ， 虑井身结 构 、 考 管柱组 合 、 管柱载 荷 、 温高压及 联作 等 高
因素 ， 进行管柱轴 向屈 曲分析 ， 到了屈 曲临界载荷 ； 得 然后 ， 综合考 虑屈 曲状 态 、 口和封隔器 的约束 ， 出 了井下 井 给 管柱载荷 、 变形 、 应力计算方法 与公式 。在此基础上 ， 经多年 、 十 口井的实践 ， 索出 了一套 实用 的试油 管柱力学 数 摸 计算 步骤 、 方法 ， 已形成 “ 做法” “ 例” 据此进行 管柱 力学 分析 ， 以得到实用 的结论 和可操作 的建议 。 或 惯 ， 可 关键词 ：井下管柱 ； 试油 ；高温 高压 ； 力学分析 ； 应用
摩 擦力 等 因素 的敏 感 性 增 大 。也 就是 说 ， 管柱 的温 度 效应 、 鼓胀 效应 和 活 塞 效应 导 致 的变 形对 管 柱 工 作 安全性 的影 响必 须考 虑 。如 ６００ｍ井 管柱 自重 ０
伸 长 是 ３０ ０ｍ 井 的 ４倍 ， ０ 而不 是 ２倍 。
（ ） 隔器 坐封 后 ， 柱 内外 流 体密 度 、 力 不 ２封 管 压
构、 管柱结 构及 作业 特 点 ， 在管 柱 力 学 理 论指 导 下 ，
进行管柱下深 、 载荷 、 强度 、 轴向变形等必要的计算 ，
收 稿日 ２０ — ６ ０ ； 期： ０７ ０ —８ 修回日 ２０ ＂８ ０ 期： ０ ０ —９ ７
理 论 体 系 ， 套 完 整 、 用 的计 算 方 法 。 一 般 的 一 实 与 “ 院派 ” 学 管柱 力学 理论 不 同 ， 本文 所 述 井下 管 柱 力
井下管柱状态检测系统的研制
２ 工 作 原 理
井下 管柱 状态 检测 系统 工作 时 ，先接 通井下 测试 短节 的 电源 ，再将 其连 接到 管柱 上随 注水 管柱一 起 下
机 软件实 现与井 下测 试短 节 的单 片 机通讯 、参数设 置 和数 据接 受 ，并 对数 据进 行处 理 、显示 、保存 及打 印 等 。井下 测试 短 节 通 过 ＲＳ ３ ２ ２接 口电 路 与 上位 机 软
（．长江 大 学 机 械 『 学 院 ， 北 荆 州 １４ ２ ； ２ １ ＿ 程 湖 ３ ｏ ３ ．河 南 油 田 分 公 刊 石 ｝工 程 技术 研 究 院 ， 南 南 阳 ｝ ｆ １ 河 ４３２ ） ７ １３
摘 要 ：在 高 压 分 层挤 注 过 程 中 ，井 下 管 柱 由于 承 受 巨 大 的轴 向 力 而产 生轴 向 蠕 动 ，容 易引起 封 隔 器 的 解 封 或 破 坏 ，导 致 注 水 失 败 。 目前 ，对 井 下 管柱 受 力 和伸 缩蠕 动 的研 究 主 要 集 中在 理 论 分 析 上 。 而 对其 实 际 工 作 状 态 的 检 测 研 究 还 不 够 深入 。 因此 ，设 计 了一种 ９ 试 井 下 温度 、压 力 、 管 柱 所 承 受 轴 向 力 及 其 伸 缩 蠕 动 等状 态参 数 的 井 下 管 柱 状 态 ｎ ， ４
中 图 分 类号 ： ＇９ １ ２ Ｉ ２ ． Ｅ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ： １ ０ — ８ ０ （ ０ ６ ５０ ５ — ２ ０ １０ ９ ２ ０ ）０ —０ ２０
目前关 于油 田钻井 过 程 中钻杆 、钻具 的受 力及 运
分 。因此 ，井下 测 试短 节的 机 械结 构 及 强 度 设 计 、
１ 系统 构成
井下 管柱状 态 检测 系统 由两大 部分 构成 ：井下 部 分 和地 面 部 分 。井 下 部 分 由传 感 器 、信 号 调 理 电 ｊ 路 、 单片 机 、存 储器 、电池及 控制 电路等 组成 ，安 装
高压分层注水过程中管柱状态检测系统的研究
２ １ 年９ ０ ０ 月
采
技
术
ＷＥＬ Ｅ ＴＩ Ｌ Ｔ Ｓ ＮＧ ＡＮＤ Ｐ ＲＯＤＵＣ Ｉ Ｅ Ｔ ＯＮ Ｔ ＣＨＮＯＬ ＯＧＹ
高压分层注水过程 中管柱 状态检测 系统 的研究
邓 旭
（ 中国石油长城钻探 工程技术研究院钻井所 辽宁盘锦 １４ １ ２０ ０）
摘 要 在 高压分层注 水过程 中，井下管柱 的实际工作 状况 直接影响注 采效果 。 目前 ，对井下 管柱 受力和伸 缩蠕动 的研 究主要集 中在理 论分析上 ，而对其 实际工作状 态 的检测研 究还 不够深入。 因此 ，有必要设 计一种测试 井下温度 、压力 以及 管柱 轴 向 力和伸缩蠕 动位移 等状态参数 的检 测装置 ，记 录 、回放测试 数据 并对状态参数分 析处
井 下测 试 短节 。井 下测 试短 节 以单 片机为 核
心 ，完成 数据 采集 ，数 据初 步处 理 、存储 及
作者简介 ： 邓旭 ， ，１７年 出生 ，长城钻探 工程技术研究院钻井所工作 ，主要从事完井工具 、机 电一体化及石油机械方面的研 男 ９６
２ １年 ９ ００ 月
邓 旭 高 压 分 层 注 水 过 程 中 管柱 状 态 检 测 系 统 的 研 究
１ 系统 组 成
井 下管 柱状 态 检测 系统 的设计 采 用 了模
的设计和改进提供可靠 的依 据。 现在 油 田井 下 温度 、压力 、管 柱拉 力 的
测 量技 术 已较 为成熟 ，但 基 本上 都是 单参 数
测 量 。而管 柱蠕 动位 移 的精 确测 量仍 是较 难
解 决 的技术 问题 ， 目前 尚未 见到具 有 创新 性 的报道 。在 高温 高 压 、含 有 杂质 的油 水混 合 液 中 ，位移测量存 在如下 困难 ： （ ） 下条 １ 井
井下作业井控(专业技术人员作业队干部)题库(完整版)
井下作业井控（专业技术人员作业队干部）题库（完整版）单选题1.Q/SY02553《井下作业井控技术规范》中规定，作业前，作业人员现场应根据本油区的实际情况至少组织（）防硫化氢演练，确保个人防护设施的使用.救援设施.硫化氢监测符合应急预案要求。
A、一次B、两次C、三次D、多次答案：A2.提封隔器（桥塞）解封.打开封堵层位后，必须关井观察，无溢流后再用原密度压井液洗压井（）个循环周，方可进行起管柱作业。
A、1～1.5B、1.5～2C、2～2.5D、2.5～3答案：B3.起下作业前施工现场应备有能连接井内管柱的（）或简易防喷装置作为备用的内.外防喷工具。
A、变扣B、水龙带C、旋塞阀D、堵塞器答案：C4.Q/SY02553《井下作业井控技术规范》中规定，井控管汇至少应有一条放喷管线，其出口应接至距井口（）m以上的安全地带。
A、15B、25C、30D、35答案：C5.Q/SY02553《井下作业井控技术规范》中规定，现场应对远程控制台至防喷器的控制管线进（）开启和关闭试验，稳压5min，检验控制管线密封情况，无可见渗漏为合格。
A、10.5MPaB、21MPaC、35MPaD、70MPa答案：B6.建立油气井压力平衡及平衡破坏后的压力恢复技术称为（）。
A、井控技术B、三级井控C、一级井控D、二级井控答案：A7.压力级别在（）以下，受场地条件限制无法安装硬质管线时，防喷管线允许安装高压耐火柔性管线，安装时弯曲半径不小于1m，长度超出3m的须固定牢靠。
A、35MPaB、21MPaC、70MPaD、14MPa答案：A8.井下作业中表示压力的方法中用（）表示。
在对比不同深度地层中的压力时，可消除深度的影响。
A、压力梯度表示B、密度C、压力系数D、压力的具体数值答案：A9.（）的主要职责是：制订油田公司井控管理制度；编制油田井控工作计划；监督.检查油田公司机关部门及所属单位井控管理工作；协调处理井控事故。
A、集团公司井控工作领导小组B、集团公司井控应急办公室C、油田公司井控工作领导小组D、油田公司井控应急办公室答案：D10.地层水侵入修井液，会使修井液（）都下降。
新型作业井油管柱自动试压装置的研制
［ 关键 词］ 作 业 井 ；管柱 ；自动 ； 压 装 置 试
［ 图分 类 号］ ＴＥ ３ ． 中 ９ １２
［ 献标识码］Ａ 文
［ 章 编 号 ］ １０ 文 ００—９ ５ （０ ０ ２ １ １ ０ ７ ２ ２ １ ）０ —０ ５ — ３
在 油 、气 、水 井 的作业 过程 中 ，为 了保证作 业 质量 ，在 油管 柱等 固定 组件 下完 后 ，通 常要进 行 油管 柱 密封压 力试 验 ，检查 油管柱 的作业 质量 及油 管柱 本身 质量 ，以此来 判断 油管 柱是 否有 漏失 Ｊ 。作 业 井
新型作业井油管柱自动试压装置的研制长江大学机械工程学院湖北荆州434023西北油田分公司新疆乌鲁木齐830011大港油田分公司第二采油厂天津300280河南油田分公司井下作业公司河南桐柏474780摘要针对现有作业井试压装置的不足对其液压系统进行了重新设计对关键部件如柱塞泵液压马达等进行了选型研制出了新型作业油管柱井自动试压装置
置 。该 装置 以修 井机 液压 源为 动力 源 ，而不需 要 专用 动力 源 ，即使 用修 井机 液压 源提 供 ］ ＭＰ ０ ａ的油 压 。
设 计一 液压 系统 使输 出端 能够 自动 得到 预设 的持 续水 压 ，并保 持一 定 时间 。
１ ２ 工 作 原 理 ．
所 设计 的 自动试 压 装 置 由往 复 柱 塞 泵 、液 压 马 达 、水 箱 、四通 、弯 头 、高 压 软 管 、 电磁 阀 、传 感
王合 良
王先 忠
［ 要 ］ 针 对 现 有 作 业 井 试 压 装 置 的不 足 ，对 其 液 压 系统 进 行 了 重新 设 计 ，对 关键 部 件 如 柱 塞 泵 、 液压 马 摘
深井注水管柱力学研究
8EIcr4 8F 12EIcr4 F
sin
31
管柱的螺旋屈曲分析
4 6 2 3 m 2 f Q 0 si n 0
n 4 4 3 2 m 3 2 f 2 Q 1s in
假设管柱螺旋屈曲后构型函数的渐近展开式为以下表达
式：
0 , 1 , O 2
f f0 2 f 1 O 4
管柱发生螺旋屈曲构型
多尺度 摄动法
,1 5Q 012sin
32
3.3 管柱屈曲临界载荷分析
管柱发生初始正弦屈曲的临界载荷为
4 EI Fcrs Rrc
管柱发生初始螺旋屈曲的临界载荷为
Fcrh
7.56EI Rrc
F Fcrs，注入管柱不发生屈曲；
FcrsFFcrh，注入管柱发生正弦屈曲；
图6 压裂管柱的工作过程
8
9
二、主要研究内容、方法和成果
国内外文献综述 三维曲井中管柱轴向载荷分析 深井管柱非线性屈曲研究 深井注入管柱强度分析 深井注入管柱的轴向变形研究 井筒温度场的数值模拟 深井注入管柱内流体动态水力学研究 深井注入管柱流固耦合振动力学研究 深井注入管柱力学理论应用及软件开发
坐封球座
人工井底
图3 任意层选层酸化压裂管柱
注水层 注水层
管柱伸缩补偿器 压井洗井开关 水力锚 Y241可洗井封隔器 偏心配水器
Y341可洗井封隔器 偏心配水器
底部循环凡尔
图4 可洗井高压分层注水管柱
4
在充满井液的狭长井眼里工作，通常注入管柱要承受 拉、压、弯、扭、流体压力等多种载荷作用，再加上封 隔器等井下工具的约束，其受力、变形及运动状态十分 复杂。
分布 载荷
分布 载荷
带封隔器泵抽管柱受力分析
维普资讯
７ ４ Ｌ 一泵 以下 油 管 （ 管 ） 麾 尾 的长 度 ； Ｌ 一下 泵深 度 ；
江 汉 石 油 职 工 大 学 学 报
所 以 Ｎ Ｎ ： Ｐ ＋
建立补充方程 ： ×Ｌ ＝ Ｎ２ Ｎ１ ｘ
联立求解得 ：
Ａ一油管的横截面积（ ， 手（ 。 ） Ａ一 Ｄ。一Ｄ 。 ；
Ｄ。 一油管 外径 ；
Ｄ 一 油 管 内径 ； Ｅ 一杨 氏 弹性 模 量 ， ． × １ “ ； ２１ ０ Ｍ
油管上， 使油管受 力产生拉 伸变
形见图 １ 。下面通过几种工况分 图 １ 油管柱受力情况
［ 收稿 日期］２ ０ —０ 一１ Ｏ８ ＝ ２ ｛ ［ 作者 简介］贺春（ ９ １ ， １ ９ １ ７ ～） 男。９ ４年毕业于西北大学， 学学士． 理 现就职江汉采油厂工艺研 究所副所长 ， 主要从事 采油工程技 术研 究及 管
（） ４
Ｌ 一动液面深度（ 动 液体液 面到泵位置的距离） ；
ｒ 一油 液重 度 。
１ １２ 坐封后泵与封隔器之间距离 与各参数的关系 ．．
管柱与泵下人 到井 下后 ， 于工 艺 的要求 ， 常需 由 常
△ 一 Ｌ ≠ Ｌ △２ ：
△ 后 ＝ ×
Ｘ．５ （ Ｆ ）
第 ２卷 １
第４ 期
带 封 隔 器 泵 抽 管 柱 受 力 分 析
贺 春
（ 中国石化 江汉油 田分公 司江汉采 油厂 ， 湖北 潜 江 ４ ３ ２ ３ １ ３）
［ 摘 要］ 油田开发 中后期， 由于油层物性存在差异 ， 油井进行分层轮 采是 必要的 。在 油田进行封上采下的回采措 对 施、 或使 用封隔器（ 锚定 器） 对油管柱进行锚定 以减轻 油管在抽 汲过程 中产 生的“ 蠕动” 就有 必要 下入封 隔器（ ， 或锚定 装置） 通过时封 隔器管柱的受力分析 ， ， 来确定座封力 ， 少封隔器上部油管弯曲缓解杆管偏磨 。 减 ［ 关键词］ 封隔器 ； 管柱 ； 受力分析 ［ 中图分类号］ Ｔ ３５ ［ Ｅ５ 文献标识码］ Ａ ［ 文章编号］ １０— ３ １ （０８ ０— ０ ７—０ ０ ９ ０ ｘ ２０ ）４ ０ ３ ３
不同注水情况下管柱受力分析与改进设计
简单 、 操 作方便 ， 具 有承压 高 、 密 封性好 的特点 ， 可避 免 管脱和 打捞 等事故 发生 。 锚 定型管柱 结构 由Ｙ３ ４ １
达 到平衡 ， 长 度稳 定 。
在液 压作 用下 ， 产 生活 塞和膨 胀效 应 ， 由于套压
较小 ， 管柱 整 体被压 缩 ， 增加 压缩 变形和螺 旋弯 髓变
形 。 同时 ， 封 隔 器 与 套 管 的摩 擦作 用会 减 少管 柱变
收 稿 日期 ： Ｚ Ｏ １ ２ 一ｌ １ —２ ５
不 适 应性 主 要 表 现在 两 个 方 面 ： 一 是 随 着注 水
△Ｐ ３ 一Ｐ 井 口＋０ ｇ ｈ—Ｐ 截－ －Ｐ ｓ ｍ， 作用 面积 Ｓ ３ ＝丌
（ １ ２ ４ 。 一７ ３ ） ／ ４， 方 向 向上 ；
设 受 力方 向向 上 为正 ， 计 算 从 注水 初期 一注水
稳定 ２ 种 状况 分析 管柱 受力 。
２ 管柱 受 力分析
封 隔器坐 封 ， 液压 作用 在 各级胶 筒上 ， Ｆ蠕动 一
Ｆ １ ＋Ｆ ２ 一Ｆ ３ ， 计 算蠕 动 力 ：
开 井 初 期 管 柱 受 力情 况 （ ｋ Ｎ）
注水压力（ ＭＰ ａ ） １ ８ 井深 （ ｍ）
． 一
２ ０
９７ ８ ８
２ ２
不 同 注水 压 力 产 生 的管 柱 变 形 量 （ ｍ）
设 计 支撑 型 和锚 定 型 两种 耐 高压 分层 管柱 ， 克
服不 同注 水状 况 下 的管 柱 蠕动 及变 形 ， 减少 封 隔器
胶筒 的磨 损 ， 提高管 柱使 用寿命 。 支撑 型管柱结 构 由
Ｙ１ ４ １型 封 隔 器 ＋ 调 整 短 接 组 成 ， 管 柱 下 至人 工 井 底， 上 下 固定 ， 减 少管 柱 伸 长及 蠕 动 ， 具 有管 柱结 构
井下工具测试系统研制
46 海上油气田对井下工具性能和可靠性要求极高，而耐高温高压井下工具的极限性能测试手段严重缺乏，无法验证研发工具的功能和可靠性。
国内外同类型测试系统结构均较为复杂，投资均超过千万元，经济性不满足要求。
目前国内尚无达到370℃高温条件下的高压试验设备。
国内外同类设备均为竖直井筒，无法模拟大位移井、水平井的井下工况[1]。
此外，获得国际认证（API美国石油学会）是产品进入市场的必备条件。
本文面向工程应用，针对高温高压井下工具测试需求，设计了一套水平放置式高温高压测试系统。
1 测试系统的整体技术参数（1）测试介质：耐高温液压油/氮气；（2）测试温度和压力：220℃/105MPa；370℃/35MPa；（3）最大轴向载荷：1300kN；最大轴向行程：1.2m；（4）最大扭矩：15kN·m[2]；（5）适用井筒规格：9-5/8”、7-5/8”、7”、5-1/2”；（6）井筒有效长度：6m。
2 测试系统的技术方案2.1 整体布局将力加载装置、井筒支撑座、升温装置、气液泄漏检测系统及附属部件集成于安全防护箱（45H）中；将空压机、储气罐、冷干机、过滤器及附属部件集成于设备集装箱（20尺）中；将远程控制系统、人员操作空间等集成于控制集装箱（20尺）中。
测试系统整体布局如图1所示。
2.2 安全防护箱（1）安全防护箱尺寸参考 45H高柜集装箱，箱体防护钢板选材为Q235，三层防护厚度为15mm。
箱体内侧安装钢制防护模块，每个模块独立安装，当有损坏时，可将损坏的模块更换。
（2）安全防护箱底部铺设导轨，箱体外铺设外延导轨，外延导轨和箱体中的导轨良好对接，便于井筒支撑台架进出防护箱，导轨长度满足被测试工具串在防护箱外安装的要求，并可至少承载15t的重量。
（3）安全防护箱的底部安装收集装置，用于储存作业完成后的测试介质，并可通过泵将过滤井下工具测试系统研制闫志远1 张洪楠2 陈安安1 1. 中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司 天津 3004522. 中国海洋石油有限公司天津分公司 天津 300452摘要：针对国内目前测试系统不能满足高温高压井下工具模拟测试的现状，设计了水平放置式井下工具高温高压测试系统。
井下管柱伸缩平衡装置的研制
１４ ３
内 蒙 古 石 油 化 工
２ ０ 第 ５期 ０ ６年
Ｆ ＋ 厂 ＋ Ｆ 十 Ｆ５ Ｆ２ － Ｆ － Ｆ （ ） ３ 一 Ｇ ４ ４ １ ４ －
表 ２注水管柱在动应力下引起的轴相变形 ｂ ２ｍ Ｌ／
Ｊ’
Ｉ
▲
ｌ。
ｔ
Ｉ ， 、
｜ ＿ ・
Ｊ‘
停注 时 ， 由于油 管 内压 力 与油 套 环空 的压 力平 衡 ， 水
ｆ ．
Ｉ
～
Ｉ
ｌ
｝
ｌ
１ 上 接 头 ； 一接 箍 ； 一 密 封 圈 ； 一上 中 心管 ；一 外 筒 ；一 活 塞 ； 一下 中 心管 ；一 连 接 套 ； 一 下 接 头 。 一 ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ 图 １ 井 下 管 柱 伸 缩 平 衡 装 置结 构 示 意 图
要 伸 长 ， 压 后 ， 柱 要 回缩 ， 柱 对 封 隔 器 产 生 一 泄 管 管 个 向上 的作 用力 “ ， 能 引起封 隔 器解 封 。 可 在正 常 注 水过 程 中 ， 因洗 井 、 停注 、 入 压力 及注 入量 、 水 温 注 注 度的变 化 ， 成 注水 管柱 仲长 或缩 短 ， 造 注水 管柱 相 应 对 封 隔 器也 产 生作 用力 ， 致 封 隔器解 封或 失 效 ， 导 影
所 以井 下管 柱 伸缩 平 衡装 置 以下 的管 柱不 会 发生 蠕 动 ， 井下 管 柱 伸 缩 平 衡 装 置 以 上 的管 柱 蠕 动 只 作 而
３ 井下 管 柱伸 缩平 衡 装置 的主 要 设计 参 数
３ １ 井 下管 柱伸 缩平 衡 装置 活 塞横 截 面积 ．
如 图 ２所 示 ， 们只考 虑 井 下管 住 仲缩 平 衡 装 我 置 以下管 柱 的受力 状 况 ， 保证 受 力平 衡 ， 须 要 必
生产井井下工艺管柱结构原理和工具功能的介绍
二、井下安全阀<SCSSV>
1、井下安全阀作用
井下安全阀<SSSV>用于井口自由控 制油井的生产,保证油井生产的安全进行. 当油井生产时对井口液控管线加压开启 安全阀板.当油井需要停产时,从井口泄压. 井下安全阀是井中流体非正常流动的控 制装置,海上生产设施发生火灾,管线破裂 等非正常情况时,能自动关闭,实现井中流 体的流动控制,是海上完井生产管柱的重 要组成部分.
井下生产管柱类型
自喷分采管柱
直接可取式分采管柱
安全阀控制管线 生产油管 井下安全阀 循环滑套 分层封隔器 （套单管卡瓦） 油层
油层 座落接头
NO-GO 导向器 油层
人工井底
插入可取式分采管柱
安全阀控制管线
井下安全阀
生产油管
循环滑套
定位密封接头
防砂封隔器
油
生产滑套
层
生产筛管
分层密封
隔离封隔器
油
套管
层
UT盘
3 9-5/8 56 54
210
UT盘
4 9-5/8 63 60
216
UT盘
Y堵
5 7 52 50
150
UT盘
一、Y接头工具介绍
第 一 代
第 二 代
第 三 代
一、Y接头工具介绍
3、配套工具〔三代生产Y堵结构图
一、Y接头工具介绍
4、配套锁芯堵塞器
锁芯生产Y堵
工作筒
26
一、Y接头工具介绍
4、测试堵塞器
二、井下安全阀<SCSSV>
2、井下安全阀工作原理
通过地面加压,压力经液控管线传 至两个密封盘根之间的传压孔到活塞 上,推动活塞向下移动,并压缩弹簧,将 活瓣打开,如果保持控制管线的压力,安 全阀处于打开的位置,释放控制管线的 压力,靠弹簧的张力向上推动活塞上移, 此时阀处于关闭状态.
针对井下作业工具的设计进行分析
针对井下作业工具的设计进行分析【摘要】石油的井下作业一般是利用井下作业设备在地面向井内下入各种井下工具或生产管柱以录取该井的各项生产资料，或使该井正常产出原油或天然气并负责日后石油井的维护作业。
井下作业是石油开采工艺的重要组成部分，是开发石油和天然气的一项主要技术手段。
石油井下作业工具在油田作业中能起到非常重要的作用。
【关键词】工作特点设计原则工具类型未来的发展趋势1 井下作业的特点（1）由于工作人员流动大，工作难度较高，且多数工作人员中都来源于中介公司，从而导致了井下作业操作人员的专业性及技术性不达标准。
（2）井下作业的通用性及批量性标准程度较劣，且要求高、施工繁琐，最重要的是施工通常都以祖为单位，即便是了出现质量问题也不能落实到具体岗位和个人身上。
（3）施工队伍作业时间不稳定且队伍较零散。
因为井下作业的井位的差别致使施工队伍较零散，天气环境以及施工工具等原因也会导致施工作业延迟或暂停，从而导致作业时间不稳定，这就为井下施工作业的管理带来了不便。
2 打捞工具的设计原则（1）可靠性。
一定要秉着安全、可靠为原则对试验装置进行设计制造，必须遵从我国相关法律规定及标准设计、制造。
（2）可维护性。
以实用安全、方便装卸及维修的原则进行设计。
（3）最大灵活性。
最大限度的采取能够灵巧多变的设计组合方法，一边日后针对不同实验工艺及设备更改，使其能够满足不同钻采工具的试验要求。
3 打捞工具的种类及受理方式3.1 打捞工具种类（1）钻井类井下工具。
钻井类井下工具主要有井下动力钻具类、随钻类、打捞类、安全类等工具。
打捞工具是施工作业中针对井内被卡以及断裂和脱口的金属物品进行打捞和回收的重要工具。
落鱼通常分为块状体及管状体和绳状体，包括钻挺、钻杆、套管、油管、钻头以及金属环、片、钳牙和电缆等。
所以要以井身的结构以及落鱼的实际情况，来选择相应的打捞工具进行井下落鱼的解卡和打捞。
（2）试油类井下工具。
封隔类、分配类、打捞类、井下泵类工具等。
井下管柱力学分析及优化设计
井下管柱力学分析及优化设计一、本文概述随着石油工业的发展，井下管柱作为石油开采过程中的关键组成部分，其力学性能及优化设计日益受到业界的广泛关注。
本文旨在全面探讨井下管柱的力学特性，以及针对其在实际工作环境中的受力情况进行详细分析，从而提出有效的优化设计策略。
通过对井下管柱的力学分析，可以深入理解其在石油开采过程中的行为规律，预测潜在的安全风险，并为提高管柱的承载能力和延长使用寿命提供理论支持。
优化设计的提出将有助于降低开采成本，提高石油开采效率，为石油工业的可持续发展做出贡献。
本文的研究不仅具有重要的理论价值，而且具有广泛的应用前景。
二、井下管柱力学基础在石油、天然气等地下资源开采过程中，井下管柱作为重要的设备之一，其力学特性对于确保开采过程的安全和效率具有决定性的影响。
因此，深入理解和掌握井下管柱的力学基础，是优化设计井下管柱结构、提高开采效果的前提。
井下管柱的力学行为主要受到轴向力、弯曲力、剪切力以及压力等多种力的影响。
这些力主要来源于地层应力、流体压力、温度变化、管柱自身的重量以及操作过程中的外力。
其中，轴向力主要由管柱自身的重量和地层应力引起，弯曲力则是由地层弯曲和管柱自身的挠曲造成，剪切力则可能由流体流动、温度变化等因素产生。
在力学分析中，我们通常采用弹性力学、塑性力学以及断裂力学等理论工具，对井下管柱在各种力作用下的行为进行深入的研究。
例如，通过弹性力学，我们可以分析管柱在弹性范围内的应力、应变分布，以及管柱的变形情况；而塑性力学则可以帮助我们理解管柱在塑性变形阶段的力学行为，以及管柱的承载能力；断裂力学则可以揭示管柱在断裂过程中的力学规律，为预防管柱断裂提供理论依据。
井下管柱的力学行为还受到流体压力的影响。
在开采过程中，地层流体（如石油、天然气、水等）的压力会对管柱产生压力作用，从而影响管柱的力学行为。
因此，在力学分析中，我们还需要考虑流体压力对管柱的影响，以及管柱与流体的相互作用。
油田工艺管柱及井下工具介绍
丢手堵水管柱示意图
坐封球座
Y341-114封隔器
KZC-114支撑器
卡堵层
Y341-114封隔器
丢手接头
筛管丝堵
人工井底
抽油泵
常用注水管柱结构示意图
注水层
注水层
Y341-114注水封隔器
配水器
固定凡尔
油管
人工井底
配水器
常规分层注水管柱示意图
套管
注水层
注水层
十字叉
油管
人工井底
安全接头
丝堵
措施层
Y111-114
Y211-114
智能开关器
智能开关器
措施层
抽油泵
配产器
验套、找漏工艺管柱
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PART.05
验套、找漏管柱
用途及范围：适用于油水井的验套和找漏。 技术特点：管柱结构简单，施工操作方便。下井时如果下放速度过快，封隔器易出现中途坐封事故。 主要技术参数 外 径：114mm 内 径：60mm 工作压力：35MPa 工作温度：120℃ 坐封方式：液压（0.6～2MPa） 解封方式：放压（油、套管压 差平衡）
笼统注水管柱示意图
套管
KZF-94坐封球座
KLJ-90安全接头
注水层
KZC-114支撑器
Y341-114堵水封隔器
筛管、丝堵
注水层
人工井底
油管
套管
油套分注管柱示意图
Y341-114注水封隔器
酸化压裂工艺管柱
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多功能井下管柱试压装置研制与应用
保证施 工质 量 ， 同时 实 现 １趟 管 柱 能进 行 试 压 与施
工 ， 化 工 序 ， 约 成 本 ， 苏 油 田井 下 作 业 处 于 简 节 江 ２１ ０ ０年 研制 了多 功能管 柱试 压装 置 ， 以实 现 １趟管
柱 既 能 验 证 管 柱 的密 封 性 ， 能 顺 利 实 现 挤 水 泥 、 又 酸
以前 的作 业施 工 管柱 只能 单 独进 行 施 工 ， 能 不 进行 试 压验漏 ， 尤其 是老 井措施 作业 时 ， 削 、 刮 洗井 、
冲砂 、 酸化 、 注灰 等 施 工频 繁 ， 些 施 工管 柱 有 时 挤 这
ｌ 技 术 分 析口 ］ 。
１ １ 结 构 设 计 ．
采 用原 井提 出的 生产 管 柱 ， 而从 井 内提 出的生 产 管
２１ ０ ２年 第 ４ １卷 第 ５期 第 ７ ２页
石 油 矿 场 机 械 ｏＩ Ｆ Ｅ Ｌ Ｉ ＬＤ Ｅ ＱＵＩ ＭＥＮＴ Ｐ
２ １ ４ （ ）：２ ４ ０ ２， １ ５ ７ ～７
文 章 编 号 ： ０ １３ ８ （ ０ ２ ０ — ０ ２ ０ １ ０ —４ ２ ２ １ ） ５０ ７ －３
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射孔测试联作管柱受力分析及井下仪器保护技术(精)
射孔测试联作管柱受力分析及井下仪器保护技术尹洪东李世义(北京理工大学机电工程学院,北京 100081张建军y(华北油田公司采油工艺研究院,河北任丘 062552摘要结合现场实际,对射孔测试联作施工管柱进行了力学分析,重点分析了高压和射孔枪振动对管柱的影响,指出射孔瞬间在封隔段形成的高压是引起管柱振动的一种主要影响因素,提出管柱的减振方法。
指出高压也是压力计损坏的主要因素。
在此基础上,设计了管柱结构、井下仪器保护装置,提高了射孔测试联作成功率。
关键词射孔测试联作井下仪器减振器保护器油管输送射孔与地层测试联作(简称联作技术,是解决一些储层测试工艺的一种有效方法。
由于对管柱受力状况及压力计、时钟等仪器的损坏原因认识模糊,施工中虽使用了减振器,还是频繁发生压力计、时钟等井下仪器损坏现象,阻碍了联作技术的应用。
通过对射孔测试联作管柱受力状况分析发现,原来认为时钟、压力计等仪器损坏仅是由射孔枪纵向振动引起的认识是不全面的,得出射孔枪起爆瞬间在封隔段形成的高压引起管柱振动也是造成时钟、压力计等仪器损坏的一种主要影响因素,同时,这个高压造成了压力计因超压而损坏。
在此基础上,对管柱结构进行了改进,研制出新型压力计保护装置,并经试验验证,获得了成功。
1 管柱受力及仪器损坏原因分析1.1 工艺原理射孔测试联作是把射孔枪与测试仪器组合为一次下井管柱,射孔枪接在管柱的底部,测试仪器接在管柱的中部,采用油管输送的方式,把射孔枪和测试仪器送到预定位置,磁定位测得定位短节深度,调整管柱,使射孔枪对准油层,坐封封隔器并开井后,环空加压引爆射孔枪,然后按测试设计开关井,进行地层测试。
射孔测试联作管柱结构见图1。
1.2 管柱受力分析过去认为射孔枪的纵向振动是引起管柱振动的主要因素,认为压力计、时钟是振坏的。
但经对管柱受力分析发现,射孔枪起爆时枪膛内的高压气体向图1 射孔测试联作管柱结构封隔段释放,这部分高压气体会推动管柱向上强烈冲击振动。
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ｌ 移测量子程序ｌ 调位
图 ５ 检 测 装 置试 验 管 柱 示 意 图
图 ３ 单 片 机 测 量 系统 主 程序 流程 图
传送
ｌ 一油管 ；２ 检测装 置；３ Ｋ ４ ｍ － ３４封隔器 ；４ 一节流器 ；５ ｍ球座
测 试管 柱下 井后 ，通 过地 面加压 ，依靠 节流 器
（ 南 油 田分 公 司石 油 工程 技 术 研 究 院 ） 河
摘要 为 了研 究井 下管柱 在井 下高温 高压 下 的实 际 受力 与蠕 动 状 况 ，研 制 了井 下管柱 受力 蠕
动检 测装 置 ，整个装 置包 括连 接及 壳体 部分 、接 口部 分 、测 量及 电路 系统 ３大部 分 ，安 装在 井 下
计 算机 数据 回放 系统 主 要是数 据处 理软件 ，由
数据测 量系 统 的结 构如 图 ２所示 ，主要 由压力 传感 器 、应 力传 感器 、一体 化温 度传感 器 、霍 尔传 感器 、放 大器 、 比较器 、实 时时钟 、单 片机 和测量 程序 几部分 组成 。 测量 系统 采用 大容 量高 温锂 电池供 电 ，所 有元
管柱 上 。该装 置 能够实 时采集 并存储 温度 、压 力 变化 时的管 柱 受力 和 蠕 动位 移参 数 ，可 为研 究分 析 井 下管柱 的受力 ，优 化井下 管柱结 构和 设计 配套工 具结 构提供 参考 依据 。
关键 词 分注 管柱 受力 分析 管柱 蠕动 位 移检测
油 田进入 开发后 期 ，难采 区块增加 ，注 水压 力 高 ，分 层注水 、分层 挤注 井下管 柱技 术状 况 比较 复
片机与上位机 串行 通信 中断子 程序流程 图如图 ４
所示。
基金项 目：２０ ０ ４年中国石油化工股份有限公司科技攻关项 目 “ 套变井注入工艺研 究”下属课题 “ 中深套变井挤注工艺技术研究 ” 。
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２０ ０ ７年
第３ ５卷
第４期
黄春 燕等 ：井下管柱 受力蠕动检测装置的研制
测 装 置 。该装 置能 够 采集 、回放 井 下 管 柱 的温 度 、
机械 结构是 该检测 装 置 的关 键部 分之一 ，整 个
装置结构包括连接及壳体部分 、接 口部分 、测量及 电路系统 ３大 部分 。其 中 ，测量 及 电路系统 包括 压
力传 感器 仓 、温度传 感器 仓 、应力传 感器仓 、位 移
测量还 是传 送？
Ｉ 测量
］
传送标 志置 １
作 用 ，使 封 隔 器 坐 封 ；提 高 压 力 ，将 滚 轮 机 构 释 放 ，形 成单 封 隔 器 活塞 效 应 ，压 力 、温 度 、位 移 、 管柱受 力 ４参数 开始检 测 。从 回放 的数 据看 ，这种
检 测装 置能 够满 足开展 井下 管柱受 力研 究 的需 要 。
数 据显 示窗 口、曲线显 示窗 口和控 制按 键组成 。 位 移测 量是通 过霍 尔传 感器记 录位 移量轮 转动 圈数 进行换 算实 现的 。 ３ ．软件设 计 单 片机 测量 系统 主程序 流程 图如 图 ３所示 。单
器件都采用工作温度≥１５℃的产品，确保系统在 ２
井下 １０ｏ ２ Ｃ以下温 度条件 下能 正常 工作 。
一 ３ ７一
耐压 ：６ ａ ０ＭＰ ；
署 翌
卤 凼 卤 南
测 量应 力 ：５ ０ ｋ ０ Ｎ；
位 移测 量精 度 ： ± ．３ｍ； ０ ０
外 径 ：１６ｍｍ。 １
模 拟 试 验
将 检测装 置安 装在 １个模 拟注 水管柱 上 ，下入
模拟 井 下 ，如 图 ５所 示 。管柱 结构 为 ：油管 ＋ 测 检 装 置 ＋Ｋ ４ ３ ４封隔器 ＋节 流器 ＋球座 。
杂 。对 管 柱 受力 、蠕 动 情 况 通 常采 用 理 论 计 算 方
检 测装 ，但 由于井 况 不 同 ，误 差 大 。管 柱 受 力 、蠕 ］ 动状 况难 以准 确掌握 ，使 管柱 设计存 在一定 的盲 目 性 ，有 效期短 。因此 ，为 了较 准确掌 握无锚 定井 下 分注管 柱 的受 力情 况 ，设 计 了井下管 柱受 力蠕动 检
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石
～
油
机
械
３６ ～
Ｃ ＩＡＰＴ Ｏ Ｅ Ｍ Ｍ Ｃ ＩＥ Ｙ ＨＮ Ｅ Ｒ Ｌ Ｕ Ａ ＨＮ Ｒ
２０ ０ ７年
第３ ５卷
第 ４期
．新产 品开 发 一
井下 管 柱 受 力蠕 动 检 测装 置 的研 制
黄 春 燕 马 宏伟 董 文 军 刘 海玲 陈 杨
测 量组件 ，该 系统 的核 心是位 移测 量 组件 。包括 位
压力 、受力 和蠕动 位移 参数 ，可为研 究管 柱受力 情
况提供直接的数据资源 ，提高管柱和工具设计的可 靠性 。
移 量轮装 置 、位移 量轮控 制仓 、霍 尔传感 仓 。整 个
装 置结 构示 意 图见 图 １ 。
图 １ 并下 管柱 受力 检 测 装 置 示 意 图
ｉ赢圃
返 回
图 ４ 单 片机 与 上 位机 串行 通信 中 断子 程 序 流程 图
一
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匦 巫 叵 两 匦 ｉ 墨 ． Ｌ
＝二［＝ ｌ 力量程Ｉ 调 测子序 压
ｌ 调应力测量子程序ｌ
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－ ｆ 调温度测量子程序ｆ
’’。。。。’。。。。。。‘。。 。。。。。。。。。。 。。 。。 。。 。。 ‘。。 。。 。。 。。 一
ｌ 上接头 ；２ 一 一应力传感器仓 ；３ 一上外套 ；４ 电池仓 ；５ 本体 ；６ 霍尔传感仓 ；７ － － － 一量轮磁柱装置 ；８ 量 － 轮控制杆 ；９ 一量轮限位销 ；ｌ一 固定螺钉 ｌ一温度传感器仓 ；ｌ一下外套 ；ｌ一 压力传感器仓 ；ｌ一 下接头 Ｏ １ ２ ３ ４
２ ．检测 系统设 计