含蜡油气水合物生成特性及其浆液黏度影响因素

蜡、水合物及其耦合沉积是海洋油气多相混输工艺潜在风险问题。以天然气、去离子水、3#工业白油和石蜡为实验介质,依托可视化高压反应釜,基于正交实验设计的方法,分别选用L9(34)和L16(45)正交表设计并开展了无蜡和含蜡2种体系下天然气水合物生成实验;以流体当量黏度为评价指标,分析了含蜡量、搅拌速率、流体平衡温度、含水率、起始压力对水合物浆液当量黏度的影响显著程度。实验结果表明:黏度值恒定并不能判断反应釜中水合物生成是否结束,因为在剪切稳定阶段,脱离搅拌中心区域的水合物与搅拌区域新生成的水合物存在一种“动态平衡”状态;含蜡量越高,水合物生长诱导期越长;在含蜡量2%与3%水合物的快速生长阶段,扭矩与转速会发生2次突变,第1次突变原因是蜡晶的大量析出导致搅拌中心区域油相胶凝结构增强,第2次突变原因是水合物大量生成并与析出的蜡晶相互吸附形成了蜡-水合物聚集体,在离心作用下脱离了搅拌中心区域;各因素对于无蜡和含蜡体系水合物浆液当量黏度的影响显著程度相似,搅拌速率均为主要影响因素。研究结果对深水油气管道的安全运行具有重要的理论意义和实用价值。

深水气田开发清井返排水合物风险评估与防控

针对海上深水气井清井返排过程中,生产系统在泥线附近易形成水合物影响正常生产问题。以海上深水气井气藏地质、工程及井内产出流体组分数据和环境参数为模拟条件,基于P-R状态方程、多相流理论,运用OLGA软件建立热力水力学模型,对高产气井在清井返排过程中水合物生成条件及防控进行了研究。研究结果表明:在750 m的深水条件下气井在清井返排过程中,均有水合物生成风险,泥线至平台管段是水合物生成的高风险段;气井产量越高越有利于防止水合物生成;当以不同产量稳产后关井,很快在泥线附近形成水合物,约1 h后,泥线温度降至环境温度;不同阶段、不同含水率时以不同速率注入甲醇(水合物抑制剂)可有效防止水合物生成。

全水下开发模式单井动管柱作业水下井口成功回接实践

我国从20世纪60年代开始应用深水水下采油树进行水下油气田开发,涉及水下相关作业复杂且费用高。采用动力定位或半潜式锚泊钻井平台再完井或修井作业中,为满足隔水管段井控需求,水下采油树系统专用设备总成THRT(Tubing Hanger Running Tool)需进行水下采油树油管挂和专用工具总成对接,进行回收堵塞器总成,下入水下油管挂专用隔离套总成等施工作业,其中回接时容易引起电液湿式接头损坏,造成回接失败,导致井下复杂情况。本文重点介绍利用实施一系列井筒清洁或井下措施,有效避免井下复杂情况,提升THRT和TH成功回接率,保护水下及地面设备,成功完成目标井作业,在南海东部某海域,已成功实施多口井作业,形成了一定的规模效应。

深水钻井礁灰岩地层失返性井漏处理与认识

深水钻井失返性井漏处理难度大、周期长、经济成本高,如处理不当,极易恶化造成卡钻、井塌、井喷等事故。为提高深水钻井失返性井漏处理效率,该文剖析了南海深水井钻井期间发生失返性井漏的根本原因,提出了一种复合堵漏水泥浆处理失返性井漏的新方法,分析了该复合堵漏水泥浆的堵漏作用机理,印证了该方法的可靠性,最终形成处理礁灰岩失返性井漏的工程作业经验成果,并针对性提出防止井漏事件进一步恶化成卡钻、井塌、井喷事故的技术措施,为后续处理及预防深水失返性井漏提供参考和启示。

采油树安装工具锁块的结构设计与强度分析

采油树安装工具锁块是锁紧采油树实现安装与回收的核心部件之一,锁块机构一旦失效将会导致整个采油树系统失去控制并造成巨大损失。该采油树安装工具利用机械结构实现锁块的伸出,从而实现安装工具与采油树之间的锁紧,避免在复杂工况下锁块机构失效的情况。通过对安装工具锁块的结构设计和强度分析,结果显示,机械结构的锁块可靠性高、强度高、锁紧效果良好,设计的采油树安装工具锁块试验结果与有限元强度分析结果具有一致性,产品各项性能指标均符合设计要求。

肺移植术后细菌感染的生物标志物研究进展

感染,尤其是细菌感染,是肺移植术后最常见的并发症之一,并且是慢性肺移植物功能障碍发生发展的主要危险因素,直接或间接影响肺移植受者术后的长期生存率及生活质量。因此,具有较高灵敏性和/或特异性的细菌感染监测标志物对于肺移植患者移植后感染的早期诊断、治疗干预以及预后改善尤为重要。目前临床上使用的细菌感染监测标志物较多,但对肺移植术后细菌感染的监测尚无统一且确定的指标。本文将对肺移植术后细菌感染相关的部分常见生物标志物进行综述。

特发性肺纤维化合并焦虑、抑郁的研究进展

特发性肺纤维化是一种进展性的间质性肺病,疾病持续进展及治疗花费使患者经历了生理与心理的双重打击。焦虑、抑郁是慢性肺部疾病常见的心理障碍,也是导致患者病情控制不佳、生活质量下降的重要因素。焦虑、抑郁对特发性肺纤维化患者的影响及其诊治策略的相关研究较少。本文通过对特发性肺纤维化合并焦虑、抑郁的影响因素、诊治要点展开综述,旨在为临床研究及诊治提供思路。

胃肠道恶性肿瘤合并肺栓塞相关机制研究进展

肺栓塞是恶性肿瘤患者的常见并发症,二者相互影响,限制患者生存质量。尽早明确疾病的发生机制,阐明疾病的内在联系,有助于早期及时有效的发现相应药物来阻断疾病的发展。但不同类型的恶性肿瘤合并肺栓塞的机制尚不完全相同,目前对胃肠道恶性肿瘤诊断后发生肺栓塞的相关研究较少。相关药物尚在疾病诊断后应用,以及多种肿瘤化疗药物同时间接促进了肺栓塞的发生。因此,发现两种疾病的共同机制有着重要意义。本文通过对胃肠道恶性肿瘤合并肺栓塞的相关机制进行综述,为临床防治提供理论依据。

水下井口生产热膨胀力分析与井口环空密封完整性评估

基于南海东部某海域的钻井资料,运用热力、结构力学理论,建立水下井口的热-结构力学轴对称有限元模型,运用ANSYS软件对海床以上井口的轴向热膨胀力进行计算。采用经典理论计算套管串由于热膨胀在井口产生的力,对环空密封总成的长期密封完整性进行评估。结果表明,在4285 m井深和正常温度压力条件下,由于流体热循环在套管挂处产生向上的力为2811 kN,而环空密封总成锁环工作能力为3247 kN,因此,环空密封总成锁环可抵抗热膨胀产生的向上的力。为确保油井生命周期的井口安全,提出在套管挂顶部下入锁紧补芯,以限制套管挂和密封总成在生产过程中由于热膨胀而向上移动。上述评估方法及措施为水下井口在生产过程中的密封完整性评估提供参考。

具有腐蚀坑缺陷的套管强度评估

近年来,油田套管腐蚀越来越严重,据统计,大港油田某区块套管腐蚀达到34.4%,造成了严重的套损、套漏等问题。基于上述问题,以弹性力学理论和球形腐蚀坑套管力学模型为基础,分别建立了具有两个腐蚀坑缺陷和一个腐蚀坑缺陷的套管-水泥环-地层三维有限元模型,通过具有两个腐蚀坑缺陷的模型对套管上的应力分布规律的研究,发现腐蚀坑之间的距离大于0.65 mm时,可以用具有单个腐蚀坑缺陷模型来评价套管的强度。基于单个腐蚀坑缺陷的模型,研究了腐蚀坑的半径、深度对套管强度的影响及其应力集中系数的变化规律,且研究了不同钢级在地层水化条件下对具有腐蚀坑的套管的受力影响。结果发现,有腐蚀坑缺陷的套管,其最大应力和应力集中系数随腐蚀坑深的增加而增大,且腐蚀坑半径越小,应力集中系数越大,最大达到2.0以上;其次,地层水化后加快具有腐蚀坑的套管的损坏。

砂泥岩夹层套管损坏的有限元分析及防控措施

据大港油田不完全统计,在沙泥岩夹层的套管损坏占63%。针对在砂泥岩夹层套管损坏严重的问题,基于弹塑性力学和断裂力学理论,建立了沙岩—泥岩—沙岩三岩层剖面的轴对称有限元模型,并借助有限元软件进行求解,分析不同钢材和壁厚条件下三岩层剖面上套管内应力分布情况。结果显示,套管内的Von Mises应力在砂泥岩界面和泥岩段应力最大,且在砂泥岩界面应力发生突变出现尖角,因此在砂泥岩界面和泥岩段套管容易损坏。针对砂泥岩夹层研究了泥岩段套管损坏的防控措施,研究发现,相同钢级下,增加套管壁厚不能有效防控泥岩段套管损坏,提高套管的钢级才是有效方法。通过以上分析研究对砂泥岩界面防控套管损坏的研究提供技术借鉴。

基于三维模型的螺杆钻具传动轴螺纹强度评价研究

为了研究螺杆钻具传动轴在三维井眼轨迹空间中的受力状态,根据螺纹连接的有限元控制方程,建立1种带螺旋升角的直扣螺纹力学模型,采用有限元方法对其进行计算,研究相应工况下连接螺纹的强度,结果表明:分别在压缩、扭转、弯扭组合载荷作用下,公扣螺纹端整体受到的应力比母扣螺纹要大3~4倍;压缩载荷也是连接螺纹粘扣的重要原因;传动轴接头受到弯扭组合作用的影响最大,其次为扭矩载荷,影响最小的是压缩载荷;长期在弯扭载荷作用下工作,会导致螺纹接头发生屈服破坏。以上结论有助于对传动轴的力学强度进行定性和定量判断,为进一步研究传动轴连接螺纹的受力提供了1种新的认识。

复杂工况下41/2REG涡轮轴连接螺纹断裂分析

为预防和减少涡轮钻具的涡轮轴在解卡过程中连接螺纹发生断裂,需对其断裂原因进行分析。根据长庆油田A井所用涡轮钻具轴连接螺纹的结构,建立了带螺旋升角41/2REG锥形螺纹的三维力学模型,基于连接螺纹弹塑性本构关系和有限元控制方程,分析了涡轮轴连接螺纹在压扭、拉扭、弯扭复合载荷工况下的应力分布。研究发现:涡轮轴连接螺纹部位在扭矩一定的情况下,随着钻压增大,涡轮轴外螺纹所受应力呈增大的趋势,且螺纹牙的应力分布不均匀,整圈螺纹牙上的应力波动较大;当涡轮轴受到的拉力一定,随扭矩增大,外螺纹台肩部位第一牙处应力增幅较大,存在疲劳失效的风险;在扭矩为25kN·m条件下,当井眼曲率为10和20(°)/100m时,外螺纹的最大应力为700.0 MPa,涡轮轴螺纹连接部位比较安全,但当井眼曲率为30°/100m时,螺纹台肩内外螺纹牙最大应力为903.6 MPa,接近材料的屈服极限。研究结果表明,涡轮轴连接螺纹在弯扭载荷作用下易在外螺纹第一牙处出现应力集中现象,导致其失效,因此应避免在井眼曲率较大井段使用涡轮钻具。

石油勘探地下套管损坏载荷强度设计研究

套管在地层中多处于非均匀载荷之下,而非均匀载荷对套损影响甚大,在开采过程中,套管所受的非均匀载荷随着开采的进行而改变,设计的套管强度可能无法满足要求。针对上述问题,以弹塑性力学和现场数据为基础,建立了套管-水泥环-地层有限元模型,研究在不同的非均匀载荷、壁厚、钢级下套管的应力分布、变形大小、剩余强度等,从而研究非均匀地层载荷下套损的防控措施。研究表明:套管的最大应力随非均匀程度的增加而增大,且最大应力在最小水平主应力方向;在非均匀载荷作用下套管发生了(0.4-1)mm的椭圆变形,削弱了套管的抗挤能力;采用N80钢级的套管在不同的非均匀载荷下,最小剩余强度为(-9.0-75)MPa,而采用P110钢级套管其最小剩余强度为(175-282)MPa,因此提高钢级能有效防控非均匀地层的套损。

注采不平衡与套损力学机理研究

注采不平衡导致地层亏空压实,地表下沉,地层的垂直或水平变形致使套管发生弯曲,剪切或挤压失效.基于储层压实理论和现场调研数据,用有限元方法建立套管-水泥环-地层三维有限元模型,研究因注采不平衡导致地层亏空、储层压实、地表下沉条件下套管的力学行为.研究表明,套管在亏空压实段发生了“S”型变形,并且在亏空段套管的侧向位移随着地表下沉深度的增加而增大;其次,套管最大应力发生在亏空压实段;研究还发现当地表下沉量相同时,随着地层水化程度的增加,套管在亏空段的应力和位移均增大,因此泥岩水化会加剧注采不平衡的套损.

水泥环环状缺失套损机理及防控措施

固井质量差,后续作业使油气井某处水泥环小段缺损,致使套管与水泥环之间出现间隙而使套管受力变化,造成套损。基于大港油田枣南东油田现场资料及弹塑性力学原理,建立了套管-缺失水泥环-地层对称有限元模型,研究水泥环全部缺失不同高度、缺失后套管与水泥环间隙大小及不同内压对套管受力的影响,从而研究水泥环全部缺失套损的防控措施。研究表明:在水泥环完好与水泥环缺失部分交界面套管出现最大应力,在水泥环缺失段出现较大应力,且处于稳值高应力状态;此外,内压越高,在环状缺失段,套管的最大应力越大;不同的水泥环缺失高度,在缺失段应力均相等,而不同的第一界面间隙对套管受力影响小;且研究发现仅增加壁厚,不能有效防控水泥环缺失段套损,增加钢级为有效方法。通过以上分析研究对水泥环全部缺失防控套损的研究提供有益借鉴。

多用途流体混合调节装置的设计

为了克服传统的搅拌混合装置的缺点,运用流体力学的原理,通过设计合理的混合腔、挡板和流道等结构,研制出一种新型多用途流体混合装置,可实现两种或三种流体的快速混合。该装置由流体入口射流管、主混合腔体及出口混合管三部分组成,同时设置有射流元件和对称挡板结构以增强混合效果。实验结果表明,该装置的混合效果较好,同时具有流体快速混合、流体密度及时调整,以及简单实用、可操作性强、占用体积小、便于维护等特点。

超深气井油管气密封检测应力分析及防控措施

为预防气密封检测压力不当对超深气井油管螺纹造成初始损伤,采用接触问题分析的有限元法,建立了3种型号的油管气密封检测有限元力学模型,针对塔里木油田某超深气井油管螺纹气密封检测的应力问题进行了定量、系统的研究。结果表明:当下部悬重油管重力超过一定值后,气密封检测会造成油管螺纹大端最后三扣扣跟的塑性变形,随着提拉力的增加,塑变面积也随之增加;在相同的工况下,增加油管的壁厚并不会明显改善大端最后三扣扣跟处的应力集中现象。通过改进气密封检测压力和提高油管螺纹钢级可以明显提升油管螺纹的服役安全系数,建立的模型可以为油管螺纹气密封检测应力分布规律定量地提供理论依据。