Ⅳ型高压储氢瓶密封结构设计及性能仿真研究

Ⅳ型储氢瓶塑料内胆具有轻量化优势,但塑料低模量特性和自由体积易因为高压而发生较大形变,导致密封圈预压缩量减小而出现高压氢泄漏。因此,探明瓶口塑料密封结构对高压密封性能的影响至关重要。基于管束集装箱用大容量Ⅳ型高压储氢瓶,构建了瓶口密封结构有限元分析模型,分析了两种典型内胆材料在温度、压力、结构变化下的内胆形变和应力状态。结果表明,高模量材料、较小的径向塑料密封面厚度均有利于减小塑料密封面形变,较大的环向槽内倒角有利于减小内胆局部应力和增加界面处的抗氢泄漏能力;密封圈应远离环向槽结构布置。该研究为塑料内胆的瓶口密封结构设计提供了可参考的设计思路、方法与建议。

整体气密封尾管悬挂器技术研究进展及发展建议

随着油气勘探开发不断往深井、超深井等高温高压井方向发展,油气行业对尾管悬挂器的整体气密封能力提出了更高的要求,常规的液压尾管悬挂器由于在本体上存在液缸传压孔及橡胶密封件,导致存在密封薄弱点,难以满足井筒长时间密封完整性及后期压裂等高压完井作业要求,为此,国外公司相继研发了整体气密封尾管悬挂器技术,对坐挂驱动机构设计进行了创新,尾管悬挂器本体采用一体式结构,不存在传压孔或密封件等密封薄弱环节,大幅提升了系统整体气密封能力。本文在对比常规液压尾管悬挂器结构组成的基础上,介绍了国外几种代表性的整体气密封尾管悬挂器结构原理和技术特点,总结分析了尾管悬挂器未来发展的趋势,提出了今后尾管悬挂器技术研发方向的几点建议。

新型封隔式尾管悬挂器的研制及应用

为适应元坝地区高温高、高压、高含硫等,以及高固相井况条件,解决环空气窜问题,研发了新型封隔式尾管悬挂器。封隔器单元采用单胶筒结构,保证了工具的安全可靠性。防退卡瓦结合内部防退卡簧结构设计,有效减小了胶筒胀封后的回弹间隙,保证了封隔器的封隔能力。现场4口井的应用效果分析表明,该工具使用安全性及使用效果,总体上达到了设计要求,初步解决了元坝气田环空气窜难题。

新型封隔式尾管悬挂器的开发与应用

针对常规尾管固井重叠段固井质量差的问题,研制了新型封隔式尾管悬挂器。该悬挂器具有悬挂、封隔两种功能,能够有效地密封重叠段,防止油、气、水窜的发生。地面试验和现场应用表明,封隔式尾管悬挂器结构合理,密封可靠,操作简便,有效地解决了尾管固井过程中重叠段固井质量差的难题,具有极大的推广应用价值。

煤矿薄喷技术的理论与实践

为满足煤矿支护快速、安全及环保的要求,基于薄喷衬层的支护理念,对比分析喷射混凝土、网支护方式中薄喷技术在抗拉、黏附强度和及时承载方面的优越性。开展了适用于国内煤矿的薄喷技术研究,定型了封闭、壁面瓦斯封堵2种功能的非反应型薄喷产品,研制了PF1L型与WFP400型两种粉体喷射机,并分别在东欢坨煤矿、王坡煤矿进行了现场应用。研究结果及现场应用表明:所研制的薄喷材料成膜质量好,抗拉强度达3.5~7.8 MPa,环保性能达到室内建材标准。薄喷技术与喷射混凝土相比,材料运输量减少90.0%,无拌料工序,用工仅3人,施工速度提高3~5倍;封堵后的避难硐室内瓦斯渗出速度降低了96.5%。

基于神经网络分析的缸套活塞组密封性判断

本文应用神经网络原理,建立了内燃机缸套活塞组密封性判断的神经网络模型,给出了权重计算方法。模拟试验和计算结果表明,本文所进行的探索是成功的。

800MW汽轮发电机组密封瓦故障分析与技术措施

分析了国内首台前苏制800MW汽轮发电机组密封瓦出现的回油量大及瓦温高的原因,提出了密封瓦故障处理的技术措施。

膨胀悬挂器技术在石油工程中的应用

膨胀悬挂器作为膨胀套管技术的衍生产品,能够有效地对尾管头和套管重叠段进行密封,优化侧钻井窗口深度,拓宽悬挂器的应用范围。胜利油田已开发出套管膨胀悬挂器、筛管膨胀悬挂器和旋转尾管膨胀悬挂器3种类型,并实现产业化应用,涉及钻井、完井和修井等领域。通过分析膨胀悬挂器的结构特点、工作原理、技术参数及技术优势,结合现场应用情况,对膨胀悬挂器进行结构优化设计,取得了较好的应用效果。

冀东油田水平井机械卡水技术

随着开发的深入,冀东油田部分水平井出现了高含水问题,由于水平井井身结构复杂、井斜大,侧钻井油层段井眼尺寸小,常规的机械卡水工艺无法实现卡水,而化学堵水费用高、施工周期长、风险大,为此,根据冀东油田常规水平井、侧钻水平井的不同井型和井身结构特点,研究了常规射孔和筛管完井水平井的单双卡技术,同时开发了小井眼尺寸的悬挂?73 mm、?88.9 mm、?101.6 mm尾管完井的侧钻水平井单双卡技术,研制了外径70 mm、54 mm两个系列的小直径卡水工具系列,形成了水平井卡水施工的配套施工工艺,对水平井大斜度井段采用桥塞加水泥封层的复合卡水工艺进行了试验。该研究成果对国内类似复杂结构水平井进行卡水作业具有借鉴意义。

新型耐高压封隔回接插头的研制与应用

针对常规回接插头密封不严的问题研制了一种新型尾管封隔式回接插头,它同时具有回接、封隔两种功能,具有双保险的密封功效。进行了胶筒的压胀试验、接触应力的测试等多项单元试验,分析了胶筒的密封机理、松弛规律。样机试制后,分别进行了密封单元试验、机构功能试验及整体台架模拟试验.各项性能指标全部达到设计要求。在四川、胜利、渤海等油田和地区的现场应用表明,该封隔回接插头结构合理,密封可靠,操作简便,有效解决了回接固井过程中的气密封难题,具有极大的推广应用价值。

新型内插管回接装置的研制与应用

常规回接插头回接后在悬挂器位置形成"大肚子",插头导向头和悬挂器内水泥塞不易完全被钻除,易造成后期完井工具起下钻阻卡、封隔器胶筒被刮坏和水泥掉块卡钻等问题。鉴于此,介绍了应急处理方法,并研制了新型内插管回接装置。该装置具有多组V形和O形组合密封件,密封面积大,密封更可靠,密封组件之间的插头本体外径小,与回接筒之间有较大间隙,便于形成较厚水泥环,增强永久密封效果,内插管结构使回接后悬挂器上、下管串内径一致,彻底消除"大肚子"及其造成的影响。普光气田2口井的应用结果表明,新型内插管回接装置固井后插头及内插管顺利插到位,后期试气管串起下钻通畅,试压50 MPa合格,收到了预期效果。

钻井泵活塞缸套密封系统密封性能流-固耦合分析

现有的关于钻井泵活塞皮碗受力情况的相关研究,大多忽略了钻井泵工作过程中活塞缸套与钻井液的流-固耦合作用,得出的结论与实际的受力特性有一定的差别。为研究活塞皮碗的受力情况,通过建立活塞缸套的有限元模型,采用流-固耦合方法来模拟活塞缸套受力特性,同时探讨皮碗过盈量以及唇角尺寸对其密封性能的影响。仿真结果表明:缸套与皮碗接触面之间受力变化规律与缸套内压力变化规律相似;在最大工作压力作用下,缸套内表面和垫圈表面与皮碗接触部位等效应力都较大,但相较于缸套和垫圈,皮碗是活塞密封中最易失效的部件;皮碗的应力主要集中在活塞皮碗的唇部及根部与垫圈接触处,而这也是皮碗易发生失效的2个部位;当皮碗过盈量大于1.0 mm,唇角大于15°时,皮碗唇部会产生向心效应,进而影响皮碗的密封性能。

膨胀悬挂器本体膨胀性能试验研究

膨胀悬挂器依靠硫化橡胶的本体膨胀发生塑性变形,并与上层套管形成摩擦力悬挂尾管,橡胶起到密封和增大摩擦力的作用。悬挂较重的尾管需要增加本体长度,导致悬挂器整体结构增加,增大了悬挂器入井和施工风险。针对该问题优化本体设计,在本体外壁镶嵌金属块并硫化橡胶,通过膨胀试验验证了该方法的可行性,为掌握本体膨胀后与上层套管的接触应力,采用应力测试方法对本体膨胀过程中上层套管的应变进行了测量并计算得到接触应力,试验数据表明膨胀悬挂器经过结构优化在保证悬挂、密封性能的前提下使膨胀本体缩短,从而提高了现场施工的可靠性。

井壁防渗堵漏注浆模拟试验

为了解决矿井井壁渗漏出水影响安全生产的难题,通过室内模型试验平台进行注浆模拟,考察了影响注浆效果的注浆压力、固结体体积和堵漏时间等影响因素。试验证明注浆压力随着单位时间注浆量的增加而增加;在一定注浆量条件下,浆液凝胶时间在400～600s时可以得到最大浆砂固结体;渗透性低的土层所需的注浆量也较大;脲醛树脂浆液可以近距离处理直径为15mm的动水漏点,浆液的凝胶时间应为160～400s,动水压力越大、堵漏时间越大,堵漏越困难。

不同载荷下缸套失圆变形对活塞–缸套摩擦副密封性能与摩擦功耗的影响研究

以非道路高压共轨柴油机干式缸套为研究对象,采用仿真与测试相结合的方法,在热态、热态预紧、热态预紧过盈、热机耦合和热机耦合过盈工况下对比研究了载荷变化对缸套综合变形特征的影响规律,研究了不同缸套变形特征对活塞–缸套摩擦副的机油消耗量、窜气量及摩擦损失的影响规律。研究结果表明,在热态工况下,摩擦损失功最大,为1.09 kW;在热态预紧工况下,机油耗最大,为4.29 g/h;在热态预紧过盈工况下,窜气量最大,为15.71 L/min。在热态工况下施加预紧力,摩擦损失功减小,机油耗和窜气量增大,继续施加缸套过盈载荷,摩擦损失功和窜气量增大,机油耗减小;在热机耦合工况下施加缸套过盈载荷,摩擦损失功、机油耗和窜气量均增大。

某轮主机缸套裂纹事故原因分析

对某轮主机缸套裂纹事故的诱发原因,故障现象及其机理,从理论上进行了较深入地分析和探讨,并从管理的角度提出了在工作中应注意的几个问题,以期留给同行们某些有益的启示。

套管内换向连续冲砂装置的研制与应用

为了解决传统停泵接冲砂管冲砂工艺中存在的诸多问题,研制了套管内换向连续冲砂装置,实现了套管内换向的不停泵连续冲砂作业模式,现场应用效果较好,该装置具有以下特点:(1)在冲砂过程中不需要停泵即可连接冲砂管,可有效避免因停泵接冲砂管而造成的沉砂卡管事故,减少处理砂卡及大修解卡施工;(2)不需要在油管上部连接冲砂油壬和水龙带,从而大大降低冲砂作业的劳动强度,避免弯头脱落造成落物伤人事故;(3)连续不停泵冲砂可以提高冲砂作业质量,延长油井生产周期,增加原油产量;(4)现场安装和使用都比较方便,尤其对于大井段冲砂和水平井冲砂具有明显优势。

旋转尾管悬挂器轴承密封圈的有限元分析及结构优化

采用有限元分析软件ANSYS对旋转尾管悬挂器轴承的密封结构进行有限元分析,并进行参数及结构优化。应用ANSYS的PDS模块分析密封圈的几何尺寸对最大接触应力和最大等效应力的影响,得到对最大接触应力和最大等效应力影响最为灵敏的共同参数为唇夹角、密封圈宽度、密封圈长度、密封圈根部长度。应用ANSYS的优化设计模块对4个共同参数进行优化,得到优化序列。优化后密封圈与挡圈的最大接触应力增大了44%,最大等效应力降低了29.1%。

某油田316L/L360NB机械式双金属复合管失效行为及原因分析

目的针对某油田316L/L360NB机械式双金属复合管的穿孔问题,开展失效行为及原因分析,为此类管道的失效控制提供理论依据。方法基于此失效管样的生产标准和服役工况,通过宏观检查、无损检测、化学成分分析、金相组织分析、硬度分析、扫描电镜及能谱分析等方法,结合焊接工艺规范,综合分析其穿孔失效原因。结果该失效管样的316L衬管和L360NB基管外径、壁厚、化学成分和硬度均符合相关标准要求,金相组织未见异常。其封焊已焊穿衬管,金相组织为马氏体,未见其他焊接缺陷。点蚀均发生在封焊,腐蚀产物的主要化学元素为C、O、Fe,并含有少量的Cl。316L衬管未见腐蚀,封焊区的耐蚀性最差。结论该双金属复合管的失效行为是局部内腐蚀穿孔,失效原因是由于不当的封焊操作致使封焊焊穿衬管,导致耐蚀性较低的封焊在高Cl-腐蚀环境中发生点蚀。封焊腐蚀穿透后,衬管与基管构成电偶腐蚀,使得耐蚀性差的碳钢基管迅速腐蚀穿孔。建议对机械式双金属复合管采用堆焊耐蚀性更好的焊材进行管端封口,以有效防止失效的再次发生。

尾管固井中胶塞复合压力预测模型研究

针对尾管固井中胶塞复合压力缺乏理论支撑的问题,基于胶塞复合时管柱内流体压力分布,建立了尾管固井中胶塞复合压力预测模型,为实现在尾管固井施工前预测胶塞复合压力提供依据。分析了在"U"型管效应结束与"U"型管效应未结束2种状态下管柱内流体压力分布情况,用Landmark软件中Wellplan-Opticem软件模拟计算胶塞复合时井口压力数值,用摩阻压耗计算程序计算钻具内流体摩阻压耗,并结合尾管胶塞剪钉的实际剪切数值,分别建立了2种状态下的胶塞复合压力的计算公式。利用建立的胶塞复合压力预测模型对国内某油田5口尾管固井进行了理论预测值与实际监测值的对比,模型预测值的误差在10%以内,模型精度满足工程要求。