压裂泵曲轴的疲劳裂纹扩展研究

为研究曲轴疲劳裂纹及其寿命,使用ABAQUS和FRANC3D软件对曲轴裂纹进行引入及扩展分析,基于裂纹剩余寿命计算和初始裂纹形状比对,对应力强度因子进行研究。结果表明,当裂纹深度扩展至18.2 mm时,等效应力强度因子达到曲轴材料断裂韧性,裂纹产生至临界深度,剩余寿命为8.6×10^(5)次;在裂纹深度一定时,初始裂纹的表面长度越长,裂纹扩展寿命越短,初始裂纹表面长度越短,裂纹扩展寿命越长;裂纹初始角度越大,裂纹前缘最深处的应力强度因子越低;裂纹初始角度越大,裂纹扩展后得到的裂纹长度越短,裂纹扩展寿命越长。

全旋转推靠式自动垂直钻井工具现场试验分析

为了解决钻井过程中的防斜与打快技术难题,研制了全旋转推靠式自动垂直钻井工具。在介绍工具工作原理的基础上,对工具的纠斜和稳斜功能、提升机械钻速的能力及使用可靠性进行了试验,借助DJY-1井对工具的使用效果进行了现场验证。应用结果表明,全旋转推靠式自动垂直钻井工具在井下作业时实现了纠斜和稳斜功能,提高了机械钻速,释放了钻压,有效地解决了防斜与打快矛盾;工具下井后部分零件出现了磨损情况,可见零件的耐磨性有待提高。建议进一步检验工具的纠斜和稳斜能力,使工具防斜打快的优势在以后的钻井作业中能够充分体现出来。

自动垂直钻井工具用涡轮发电机性能模拟试验

自动垂直钻井工具是集机、电、液一体化的自主纠斜和稳斜的钻井系统。为了保证涡轮发电机工作的可靠性,在介绍自动垂直钻井工具系统组成的基础上,提出了涡轮发电机的技术要求,并设计了涡轮发电机性能试验系统,对涡轮发电机进行了性能试验、清水循环试验及泵排量适应范围试验。试验结果表明,涡轮发电机的性能满足设计要求,能作为自动垂直钻井工具的供电电源和扭矩发生器,为工具控制单元的电气元件供电,并实现对工具稳定平台的控制。建议涡轮发电机的动密封选用更耐磨的密封件,使涡轮发电机的整体性能满足设计及使用要求。所得结论对自动垂直钻井工具的研制具有参考作用。

自动垂直钻井工具地面试验分析及现场验证

纠斜、稳斜功能的实现是全旋转推靠式自动垂直钻井工具样机研制的关键问题。研制开发了全旋转推靠式自动垂直钻井工具样机。地面试验完成后进行了现场试验,以验证地面试验的准确性。详细介绍了全旋转推靠式自动垂直钻井工具的试验原理、试验方法、试验步骤、地面试验效果分析、现场试验等。试验结果表明:全旋转推靠式自动垂直钻井工具实现了井斜角1°范围内的纠斜、稳斜功能,达到了设计要求。

水下井口节流阀优化设计及应用

随着海洋石油装备的发展,对井口节流阀的要求越来越高。井口节流阀在水下作业过程中,不仅要抵挡流体磨损和酸性介质的冲蚀作用对产品带来的损坏,而且需要保证产品的可靠性和使用寿命。分析了常规节流阀失效的原因,提出了新的阀芯优化方案。在进行性能参数计算和基于CFD的流场分析后,关键部件选用新的防腐耐磨材料,并对优化后的阀芯进行了工业测试。结果表明,新型节流阀阀芯性能良好,寿命更长,成本更低,能有效地满足深水作业需求。

深海卧式采油树阴极保护研究与应用

电化学腐蚀是长期浸泡在海水中的水下采油树最主要的失效形式之一,而阴极保护是深海卧式采油树最主要的保护手段,牺牲阳极的阴极保护在深海卧式采油树保护上更具有优势。根据牺牲阳极自放电测试、阴极保护参数模拟和实体结构建立的电位模型,采用“标准设计+计算机模拟”的方式,设计了深海卧式采油树阴极保护技术方案,并通过保护电位分布模拟计算和降低输出电流等方法完成了方案优化,测试结果表明:设计方案比较合理、防腐蚀效果良好。

多功能井眼清洗工具的研制

国外油田服务公司生产的井眼清洗工具在我国油田使用时功能单一,针对不同碎屑没有针对性的收集方案,打捞效果不佳。为此,研制了多功能井眼清洗工具,并在油田进行了现场试验。该清洗工具含有2个收集腔,通过不同大小碎块的沉降速度不同来分级收集,独特的分屑设计使得碎屑不会回落井底,且根据作业量的大小可适当增加收集腔的长度,有效地保证单次作业效率。现场试验结果表明:该工具可在磨铣桥塞作业中有效收集磨铣产生的碎屑,整个作业平稳,安全可靠,且在作业过程中节省了工作液,大大降低了作业成本。所得结论可为井眼清洗工具的进一步优化提供参考。

深水油气装备材料应力腐蚀开裂敏感性研究

海洋深水油气装备长期工作在海水环境中,由于海水和高压的双重作用,电化学腐蚀中应力腐蚀开裂成为装备最主要的腐蚀失效形式之一。以深水油气装备材料为载体,基于慢应变速率拉伸的试验方法,进行水下材料应力腐蚀开裂试验研究。根据水下油气装备材料环境,采用“环境+电位模拟+材料”比对的方式,综合评判对比,利用试验数据优选材料为海洋油气装备防腐技术发展提供了支持。

深水油气阀门关键材料模拟腐蚀试验研究

深水油气阀门作为海洋油气生产系统中的核心部件,在水下作业期间,不仅需要在深水环境中承受酸性介质的冲蚀,还要在高压环境下承受海水的电化学腐蚀。通常,深水作业对深水油气阀门的使用寿命和生命周期内可靠性要求极高。以承担研制任务的深水油气阀门材料为载体,模拟深水阀门作业工况,进行水下不同材料的腐蚀试验研究。根据水下油气装备材料环境,采用“应力+腐蚀+冲刷”复合加载的方法,对不同材料进行模拟试验。对三种材料试验结果进行对比分析,为提升海洋油气装备材料的防腐性能提供了数据支持。

远程控制顶部驱动水泥头技术现状分析

介绍了3家国外公司的远程控制顶部驱动水泥头(Halliburton公司CommanderTM1000水泥头、Weatherford公司BA-RCTDH水泥头及Baker Hughes公司Launch PROTM水泥头)的结构、工作原理等技术情况。对比分析了3种水泥头技术性能、胶塞投放方式和控制方式等特点。分析结果表明,远程控制顶部驱动水泥头具有高耐压、高承载及高承扭等特点,是适用于套管及尾管固井的高端固井工具。最后指出我国需加快研制具有自主知识产权的水泥头产品。

钻井转矩保护器的研制

PDC钻头在钻遇复杂地层时,转矩波动较大、蹩跳钻现象严重,其不仅会缩短PDC钻头的使用寿命,还容易导致井下钻具断裂,影响钻进效率。为此,研制了钻井转矩保护器,并完成了厂内试验。钻井转矩保护器主要由压扭转换机构、储能机构和密封油浴机构组成,能够起到轴向和周向的减震作用。工作时一旦井下转矩超出工具的预设值,碟簧组被压缩,储存能量,工具收缩,钻头上齿的切削深度减小;当钻头转矩正常时,储存的能量会缓慢释放。厂内试验结果表明,钻井转矩保护器缩回、伸出和转动灵活,试验数据全部满足设计要求。