带压作业闸板防喷器胶芯密封性能分析

利用三维建模SolidWords软件及有限元分析软件ABAQUS,建立了带压作业闸板防喷器胶芯与管柱密封结构的三维简化模型。该密封结构属于组合式密封结构,由丁腈类橡胶(NBR)组成的橡胶基体和超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)组成的耐磨块构成。研究了3种不同封井压力作用下胶芯与管柱之间的应力分布规律。结果表明:在液压封井力为20 MPa时,该闸板防喷器胶芯可用于密封井底压力不超过35 MPa的带压作业环空;胶芯失效位置主要集中在橡胶基体与上下垫板接触区域及耐磨块圆弧面上靠近中线位置区域,与现场实际应用中胶芯的失效位置基本相符,验证了分析的正确性。

FH28-105型环形防喷器壳体力学性能分析与结构优化

以FH28-105型环形防喷器壳体为研究对象,结合其不同工况下的不同载荷特点,采用理论计算与有限元方法相结合,得到了壳体在静水试验压力和额定工作压力下的力学行为特性和应力情况,获得其危险部位,并对其进行强度设计评价。通过多目标优化,以减重为目标,同时兼顾壳体的强度以及校核标准,对环形防喷器壳体的结构尺寸进行优化。结果表明:初步设计的环形防喷器壳体强度满足要求,危险部位出现在壳体卡爪槽的圆弧倒角位置处以及壳体内腔下方的倒角过度处;环形防喷器最终优化方案满足强度要求,相比于原结构尺寸,质量和塑性应变的优化幅度最大,分别为19.7%、15.6%,其他目标均获得了不同程度的下降,实现了在保证壳体强度标准的条件下对壳体进行减重优化。

基于偏心式振荡器的井下可移动振动固井系统研制

综合分析了国内外振动固井工艺技术,在下完钻井套管的固井候凝过程中,利用振动固井工具或设备产生振动波,并对套管和固井泥浆产生振动压实效应,可以提高固井完井的质量。现有振动固井工具大多数安放在井口位置,或固定安放在井筒某一处位置,或固定安放在套管底部,且不可回收,不能提高全井段振动固井效果。以偏心式振荡器力学理论为基础,研制了一种可重复利用、可回收的新型井下可移动式振荡器,形成一套完整的振动固井系统,使得在整个固井候凝过程中全井段任意位置都能发挥作用,同时对于正常固井及其他设备不造成影响。室内和现场试验表明:可移动井下振动固井系统对于已候凝2 h以内的抗压强度可提升4%,胶结强度提升7%,同时可显著提高第二界面固井质量,使用方便,操作简单,具有较强的经济性和广泛的推广应用前景。

ZY-1型带压作业装置的研究与应用

由于高压、高气油比的存在 ,使油井在作业过程中井喷现象频繁 ,延长了作业时间。为解决这一问题 ,研制了 ZY- 1型带压作业装置 ,介绍了其结构、原理、技术参数以及性能特点。ZY- 1型装置主要由 6部分组成 ,既可以整体使用 ,也可以分件使用。现场通过 10口井使用表明 ,这种装置具有结构简单 ,应用方便 ,提高工作效率等特点 ,具有明显的推广价值。

几种泥浆加重剂的减磨性能研究

在钻超深井、大斜度井、大位移井及水平井的过程中,套管和钻柱的磨损是必须考虑的问题。对套管磨损过程进行应力分析知,最大剪应力是造成套管磨损的主要原因;套管的磨损主要是接触疲劳磨损和磨粒磨损共同作用的结果。针对现有的减磨措施,文章利用改进的 ML 100 型试验机,分析对比几种泥浆加重剂的减磨性能,在钻井液中加入活性减磨加重剂,以改善钻井液的润滑性能,可方便有效地降低套管与钻柱的磨损。

双闸板防喷器主壳体的有限元强度分析

为便于分析 ,简化了双闸板防喷器的结构。在额定工作压力和静液压试验压力 2种情况下 ,采用ANSYS分析软件对双闸板防喷器承压主壳体进行了有限元分析计算 ,证明有高应力区。按照ASME应力分析法分析其应力类别及应力组合 。

节流阀阀芯振动失效分析及结构改进

井控节流阀在高压降的环境下工作,阀芯容易发生振动失效。建立了液体节流阀阀腔的计算域与固体阀芯的计算域,对流场与阀芯进行了流固耦合运算,研究了节流阀阀芯在不同开度条件下的振动位移。楔形阀芯的振动位移远小于针形阀芯,因此使用寿命长。

水下应急封井装置技术研究进展与建议

为保障我国深水钻井作业和海洋环境安全,调研了国外已研制出或正在研制的水下应急封井装置的技术与装备,将其结构分为闸板防喷器式、阀门式、分体式3种形式。其功能也分为3类:仅实现关井作业;可实现关井、压井、分散剂注入、集油等作业;除实现关井、压井、分散剂注入、集油外还可进行节流作业。介绍了水下应急封井装置的下放安装及回收工艺,现场应用和试验情况。建议国内加强在水下应急封井装置标准、结构、技术、作业工艺等方面研究。

Cameron结构的防喷器壳体有限元分析

参考美国Cameron公司的闸板防喷器,所设计的壳体采用长圆形的闸板腔结构。利用Cos-mosworks 2008有限元分析软件计算单闸板防喷器壳体模型在额定工作压力35 MPa和静水压力52.5 MPa工况条件下的应力分布及危险点,并按照ASME规范分析其应力组合,表明该设计是安全的。

旋转控制头胶芯失效形式分析

在欠平衡钻井过程中,胶芯是旋转控制头核心密封元件,通过对Williams7100型旋转控制头胶芯失效形式进行分析,并提出了相应的对策,旨在推动胶芯的国产化进程。

机械消泡法试验研究

研究了机械消泡法中喷射压力、喷嘴直径、气液比和喷嘴与挡板间距离4个参数与消泡率关系。结果表明:喷嘴内外压差越大,泡沫更易膨胀破裂。消泡率随喷射压力上升而增加,推荐喷射压力为0.3～0.5MPa;相同条件下消泡率随喷嘴直径增加而降低,但是当喷嘴直径>5mm时,消泡率随喷嘴直径增大而降低的速度明显趋缓,喷嘴直径宜取5～6mm;消泡率随气液比的增加而增加,在满足钻井工艺要求的前提下,可以选择含气量较高的泡沫;喷嘴至挡板间距离与消泡率基本无关,但挡板的作用仍然不容忽视。研究结果为实现机械与化学联合消泡提供技术支持。

欠平衡钻井过程中的井控新设备

文章简述了欠平衡钻井中不压井操作的设备和方法,介绍了威得福公司的井下套管阀和海底泥浆举升钻井工业联合项目在深水钻井中研发的新钻杆阀在欠平衡钻井中的应用。通过在钻杆上安装钻杆阀和在套管上安装套管阀解决接单根及起下钻操作时因压井可能破坏欠平衡状态的问题,使全过程的欠平衡钻井得以实现。

井控装置测控系统改进方法研究

井控装置是保证钻井安全的核心装置,在运抵井队前必须按相关标准对其进行试压检测。分析了现有井控装置数据测控系统的构成,以及存在的不足,并提出了改进方法。采用变频控制和相关抗干扰措施,提高了系统的稳定性,使井控装置试压过程更加安全、可靠。

抽油井光杆调偏防喷密封器的应用

在抽油井生产过程中,因抽油机基础下沉、抽油机安装位置不准确等原因,造成光杆与井口产生水平偏移和角度偏移,引起井口偏磨、盘根使用寿命短、井口漏油等。抽油机在工作过程中,光杆长期承受交变载荷,工作环境恶劣,极易引起疲劳破坏而断裂,造成落井事故。当井口回压和油压较高时,原油会因此而大量涌出井口,造成原油泄漏,污染井场。为解决这些问题,研制了光杆调偏防喷密封器,并在油田推广应用,取得了很好的使用效果和经济效益。

防喷器控制装置三位四通转阀手柄位置分析

在正常钻井过程中,防喷器控制装置的三位四通转阀手柄是置于中位,还是和防喷器保持一致的开位或关位,一直是国内井控管理人员争论的话题。通过对国内外行业标准的对比、防喷器控制装置及三位四通转阀工作原理的分析,阐明了转阀手柄位置应和防喷器开、关位置保持一致的必要性。为防喷器控制装置在井控中的安全使用提供理论依据。

双闸板防喷器壳体非线性有限元分析

建立了双闸板防喷器壳体的三维实体模型及力学分析模型,用MSC.Nastran有限元分析软件对壳体进行了承载能力分析,考虑了材料的弹塑性特性,分析了壳体的极限承载能力、多种载荷情况下的应力应变情况及进入塑性状态的载荷和塑性扩展区域,为验证设计的安全性、合理性及进一步改进设计提供了依据。

几种高压旋转防喷系统的性能比较

旋转防喷系统是实施欠平衡钻井工艺的关键设备。文章对比分析了PCWD、RBOP、RCH 710 0、SLXFD等几种常用高压旋转防喷系统的结构、工作原理、发展现状及关键技术 ,结合现场使用情况 ,分析了各系统的优缺点 ,最后结合胜利油田的SLXFD系统和四川石油管理局的XK系统 ,论述了高压旋转防喷系统研制的必要性、可行性及广阔前景。性能对比表明 ,国产高压旋转防喷系统的性能已达到进口产品水平 ,有些性能指标已超过进口产品 ,开发国产低价位。

高压旋转密封总成可靠性设计

高压旋转密封总成能够实现钻具与井口的高压旋转动密封。文章首先根据其使用工况建立数学模型 ,分析各部件受力情况 ,然后进行滚动轴承选型和可靠性计算 ,改进结构设计方案。在广泛调研的基础上进行了润滑、冷却与密封的设计。利用有限元法计算内外壳体的应力 ,按照串联模式进行旋转密封总成整体可靠度计算。计算表明 ,在旋转密封总成正常工况下工作 2 0 0 0h的可靠性高于 80 %。

高压井控锥阀流场数值模拟研究

在高压油气藏勘探开发过程中,节流管汇中的锥阀常常发生阀杆断裂和阀芯脱落等事故,主要是由于阀内流体不稳定导致阀杆振动造成的。采用有限体积法建立了锥阀的计算模型,完成了锥阀内部流场的稳态和瞬态计算。通过对计算结果的分析,认为锥阀内流体不稳定主要包括下阀腔漩涡有规律的脱落和流动方向的摇摆,这是导致锥阀阀杆振动断裂的主要原因,为高压锥阀的结构改进提供了理论依据。

防喷器控制系统的蓄能器容积计算

比较不同方法计算的蓄能器容积和水深对蓄能器容积的影响。使用SY/T 5053.2—2007《钻井井口控制设备及分流设备控制系统规范》中关于蓄能器系统的计算方法,结果表明:蓄能器容积率和已充压力(密度)与最小操作压力(密度)的比值正相关;方法 A与方法B计算的容积率与初始条件有关;随着水深增加,蓄能器容积率变小;功能液量一定时,蓄能器容积需变大。