高温快速地层压力测试仪研制与应用

随着勘探井向深井领域发展,高温深地深海小直径井眼油气的开发成为必然。快速地层压力测试仪是通过对地层压力测量来分析计算地层渗透率及储层有效性的仪器,但现有仪器不能满足4.5in*小直径井眼及耐温205℃的作业要求,测压时抽吸速度不可控,无法实现恒流抽吸,导致测压精确度低。高温快速地层压力测试仪各功能短节模块化设计,其液压动力与精密抽吸短节高度集成、推靠坐封短节结构紧凑,这使仪器的长度和直径得以减小;采用耐高温电子元器件和高温厚膜封装技术,实现仪器耐温205℃的技术指标;采用直流无刷电机精密控制技术实现对超低渗透率等复杂地层流体的恒流抽吸、精准测压。高温快速地层压力测试仪经过高温和可靠性测试及实井作业验证,该仪器具有尺寸小、集成度高、可靠性好、耐高温的优点,解决了高温复杂井况测压问题,具有较好的应用前景。

基于高压密封的平衡单座调节阀设计与试验研究

针对目前高压密封工况,单一调节阀无法满足多种流量要求的现状,设计了一种高压工况用平衡单座调节阀。该阀阀芯设有平衡孔,设置密封圈与阀芯配合,密封圈嵌在平衡阀笼与降噪阀笼之间的安装槽内,阀芯的外锥面下方设有流量调节曲面,对其进行高压密封试验和阀芯运动性能试验。结果表明,在高压工况下,可降低驱动执行器配置,密封圈与阀芯配合密封优良;流量调节曲面配合阀芯调节流量,满足不同工况要求。高压密封试验的试验压力实际值为0.35 MPa,泄漏量设定值为9.46 L/min,实测泄漏量为1.21 L/min;阀芯运动性能试验包括全行程及全开关时间试验、漂移与抖动试验、始动偏差值试验、基本误差与回差试验和死区试验,试验结果均满足要求;平衡单座调节阀密封优良,开闭时间远小于设定时间、实际偏差小于设定额定偏差(2.50%),已无漂移和抖动,实际信号值和行程值均小于设定值,正反向误差均小于设定基本误差,回差均小于设定回差,死区均小于设定死区值。研究结果对高压工况用调节阀的设计具有参考价值。

三偏心蝶阀浮动式阀座结构综述

常规三偏心蝶阀由于阀座和密封圈的加工及装配误差的影响,只能满足单向密封的要求。为了提高三偏心蝶阀的反向密封性能,近年来,经过各个阀门厂家的验证,利用介质反向作用时的压力提高密封副密封比压的浮动式阀座结构,在蝶阀双向密封中取得了显著的效果。本文通过对三偏心蝶阀在反向介质作用时容易泄漏的原因进行分析总结,并介绍了不同蝶阀生产厂家采用不同型式的浮动式阀座结构的特点,指出了现有的浮动式阀座结构中螺钉存在容易松动的弊端,在此基础上对蝶阀密封结构进行了改进设计。改进后的密封结构保证了正、反向的可靠密封性,解决了螺钉容易松动脱落的问题。

三偏心蝶阀密封副空间模型及应用

正确设计阀座和密封圈的密封面加工尺寸,是三偏心蝶阀密封副(阀座和密封圈)经过加工后在关闭时能够严密配合且实现良好密封的前提。本文从三偏心蝶阀密封副的偏心结构特征和坐标转换的原理出发,建立密封面所在空间的斜圆锥面方程和密封副截面椭圆方程,通过该空间模型方程可以确定三偏心结构参数之间的相互关系。通过该空间模型方程,可以通过计算确定三偏心蝶阀密封面加工时测量尺寸的方法。此外,在阀座或密封圈偏离设计加工尺寸时,通过偏心结构参数之间的关系计算,快速得出相应需要单独设计的阀座或密封圈的加工测量尺寸。三偏心蝶阀密封副空间模型的建立在蝶阀产品现实设计加工过程中具有重要应用价值。

固定式硬密封球阀的密封特性有限元分析

以NPS2 CLASS1500固定式硬密封球阀为例,简述了球面的密封机理和密封比压的理论计算,并借助ANSYS Workbench有限元分析技术对密封面的压力分布规律进行了模拟分析,得到了密封比压理论计算值与仿真结果的差异。通过改变压力角和密封面宽度分别探讨了其对密封面压力分布的影响,结果表明,合适的压力角在41°附近,合理的密封面宽度在7 mm附近。

滚筒洗衣机水封及关联部件的设计

滚筒洗衣机在使用中,轴承和水封有一定的维修比例,维修时两者都要更换。因轴承与水封需专用设备压装,考虑到维修之后的耐久性,一般建议更换压装好轴承与水封的后桶组件。这种维修费时费力成本较高,为此需降低轴承与水封的维修比例。经分析轴承过早失效的主要原因是水封失效产生泄漏,使轴承与水接触,造成轴承生锈产生异响;而水封失效的主要原因是磨损,磨损必然降低其密封性,进而严重影响整机的使用寿命。文章总结水封及关联部件的设计,为此类部件提供一定思路。

阀座“固定”与“活动”设置阀门的利弊分析

介绍了一种阀座“活动”设置的密封结构,并围绕其工作原理和密封面使用工况,从阀门的密封性能、启闭力矩、运行成本、使用寿命等多方面,与阀座“固定”设置的密封结构相互对比,分析其中利弊。为方便叙述,本文将阀座固定设置在阀体与阀瓣之间的阀门,统称为阀座“固定”式阀门,该密封结构称为阀座“固定”设置结构。将阀座活动设置在阀体与阀瓣之间,阀座可以沿管线轴向往返平移的阀门,统称为阀座“移动”式阀门,该密封结构称为阀座“活动”设置结构。

渤海油田纯电座封服务工具革新与应用

以电动液压座封脱手一体化工具研究成果为基础,设计研发了纯电座封服务工具,该工具通过将干电池+高温/抗震马达+变速箱+推拉杆整合为一个整体的井下动力单元,使用纯电动模块取代火药、液压,实现纯电力驱动。该工艺可有效监测封隔器的座封过程,座封曲线电子文档与使用记录文档,形成数据库,方便追溯。同时,该工具起出井口可复检座封拉杆长度从而判断封隔器座封行程是否到位,确保封隔器充分座封,彻底解决封隔器座封不牢大修痛点。该工具结构简单易施工、完修井周期短、投产见效快,不仅降低了作业费用,而且节约了运输成本,优势明显。目前,该技术成功运用在挑战者、渤海4号等现场,共计座封分层封隔器20余个,座封成功率100%,应用前景广泛。

恶劣工况下高密封性轴承座优化设计

为解决悬臂式取料机悬皮机构滚筒在线运行不稳定,易发生串轴、轴承损坏等故障的问题,针对改向滚筒轴承座优化设计了轴承座、轴承型号。设计优化后,可提升轴承座密封水平,扩展润滑油腔空间。应用表明,轴承座运行平稳,可提升设备运行完好率。

一种高性能金属硬密封球阀弹性阀座设计与研究

针对油气开采平台高温、高压油气介质工况用金属硬密封球阀,设计了一种高性能弹性阀座。介绍了金属硬密封球阀设计参数及密封性能试验要求,对比了弹性阀座和常规阀座的结构设计,采用有限元方法对2种结构阀座密封环带应力分布进行模拟分析。通过高压液体密封试验和高压气体密封试验,验证了弹性阀座良好的密封性能,尤其在高参数工况下弹性阀座的密封效果更加突出。

隔离球阀的改造

介绍了硬密封球阀和软密封球阀在PVC聚合釜上的应用,分析了阀门内漏的原因,并提出了改造方案。

裸眼分段压裂投球式滑套球座关键技术研究

投球式滑套为裸眼分段压裂管柱中建立压裂级数和压裂过流通道的关键部件,但目前国内尚未开展滑套球座与其匹配的憋压球的密封能力、滑套球座的可钻性与耐冲蚀性方面的研究。通过滑套球座的结构设计、憋压球的材料优选及球座与憋压球密封能力的有限元分析与试验,研究了滑套球座与憋压球之间的密封技术;通过滑套球座材料优选和相关试验,研究了滑套球座的可钻性;通过滑套球座表面硬化处理探讨及冲蚀和密封试验,研究了其耐冲蚀性能。8井次共72段的现场试验表明,滑套设计合理,性能可靠,解决了投球式滑套高承压密封及完井管柱的全通径问题。

浸银炭石墨复合材料的密封摩擦特性

采用超细石油焦粉为主要成分 ,添加复合氧化物陶瓷粉末 ,制备一种高强、耐磨的炭石墨基体 ;选择适当的热处理工艺控制石墨化程度 ;采用热等静压浸银新方法达到密实增补强度。M2 0 9G浸银炭石墨复合材料具有碳的高硬度 ,石墨的自润滑 ,陶瓷相的耐磨 ,银的导热与塑性等综合优点 ,体现了刚度和塑性的完美结合。利用X 衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等分析了材料的显微组织结构和磨损表面形貌 ,并探讨了其磨损机理与密封摩擦特性。结果表明 :M2 0 9G浸银炭石墨配气阀座在密封摩擦表面上形成了一层具有抗磨性质的润滑膜 ,使摩擦处于边界润滑状态 ,金属银在高温、高压、高速下产生熔化析出和塑性流动形成了大面积连接 ,不仅降低了摩擦 ,而且有利于密封。

低温调节阀阀座软密封特性研究(Ⅰ)：常温密封性能

分别采用高分子聚合物PTFE、PCTFE和PEEK作为低温调节阀阀座软密封的密封材料,在常温(300K)情况下,对比研究了采用不同密封材料的低温阀阀座的漏率与密封比压的关系.在此基础上,测试了不同进口压力下阀座的密封漏率,以及密封性能对压力的稳定性.试验分析结果表明,采用PCTFE密封材料的低温阀阀座不仅具有优异的密封性能,而且在不同的工作压力条件下,漏率与压力呈线性变化,具有较高的压力稳定性.

水下平板闸阀阀座密封技术探讨

水下平板闸阀阀座密封的可靠性和稳定性直接影响水下生产系统的正常运行。通过对水下闸阀密封试验测试、几种典型阀座密封结构及密封机理、闸阀关键部件材料选择和热喷涂技术等进行阐述,得出水下闸阀阀座密封结构设计要求点,即首先根据油气介质的工作压力、气质条件来确定密封方式;其次是设计的阀板与阀座金属密封面在低压状态下必须具有自密封性;再者是设计的阀板与阀座需始终保持浮动状态;最后是应选择合适的阀座与阀板密封面喷涂材料及喷涂工艺。建议我国应加大水下闸阀阀板与阀座金属密封面涂层材料的自主研发,深入研究热喷涂后的腐蚀行为测试方法,确定不同工况下涂层材料的选择方案及依据。研究内容可为我国的平板闸阀国产化研制提供参考。

深海球阀阀座密封性能分析与优化

由于深海工况复杂,深海阀门密封结构在工作状态中遇到不稳定工况时,难以运用传统的凭借经验以及基于经典力学理论的常规设计方法进行研究。从深海工况出发,设计出具有双向密封结构的阀杆和螺栓固定式阀座的深海球阀;应用有限元数值模拟软件,通过选取阀座密封面上三条特征路径代替整个密封表面,研究其在海水外压以及介质内压综合作用复杂工况下的变形规律,分析其密封性能,得出其变形与密封比压的关系。结果表明:不同路径处阀座的变形量与密封比压的关系不同,阀座两端的变形量与密封比压无关,阀座中间部分的变形量与密封比压变化相反;减小阀座径向厚度可增大密封比压,并使密封面上的密封比压分布更加均匀,并且当厚度较小时,密封比压增大速度更快。基于研究结果对阀座的尺寸进行优化,减小了阀座的径向厚度,使阀座的密封比压分布更加均匀且符合阀门的密封评价标准。

分层压裂滑套与密封球受力分析研究

为了解决滑套卡球影响压裂残液排出和油气井正常生产的问题,开展了滑套密封筒卡球研究与分析。建立了滑套与密封球受力简化模型,对密封球在球座斜面上的受力进行了分析,给出了密封球在球座斜面上不发生卡球的条件和解卡力的计算式。指出压裂时密封球与球座发生弹性变形是密封球卡住的根本原因,密封球坐在球座斜面上可降低卡球的风险;钢密封球在球座夹角大于8.53°的球座上不会发生卡球现象,复合密封球在球座夹角大于16.70°的球座上也不会发生卡球现象;卡球时最大解卡力由压裂时最大压力及与球座和球座材料有关的系数决定。

固定球阀主密封副结构尺寸对密封性能的影响

选择NPS10 Class600硬密封固定球阀为研究对象,分析球体尺寸、阀座尺寸、摩擦系数等因素对密封性能的影响。将阀座密封结构尺寸分为四纵四横及角度共9个结构参量,建立有限元模型,分析工作条件下球阀密封副的变形及密封,并对阀座结构进行优化。结果表明:球体与阀座密封面的摩擦系数对最大密封间隙和变形量影响大;阀座高度方向的尺寸可显著提高阀座刚度以及密封副密封性。尺寸优化后密封效果提升显著。

操作因素对下放液压封隔器管柱的影响

针对施工中存在的中途坐封和密封失效问题，分析了液压封隔器管柱的下井运动和发生中途坐封及密封失效的原因，推导出了有关计算公式，进行了实例计算分析。结论为：下放管柱时的瞬时最大下放速度及制动时间影响液压封隔器的坐封和密封性能，是导致封隔器中途坐封和密封失效的主要原因。并就此提出相应的施工措施。

可溶球座密封环密封性能分析与结构优化

可溶球座压裂后无需钻除作业,可自行溶解而实现井眼全通径,已成为致密油气水平井分段体积压裂的关键工具。可溶球座密封环的密封性能决定着水平井压裂作业的成败,因此开展了密封环密封性能的仿真分析及其结构优化研究。分析了可溶球座密封环的工作原理,运用有限元仿真方法分析了其密封性能。结果表明,坐封完成后密封环所受最大应力达到182.26 MPa,存在局部破坏的风险。进行了密封环材料和结构的优化设计,分析了各结构参数对密封性能的影响。优化后可溶球座能在50 kN坐封力的作用下安全坐封,密封环与套管内壁和滑动体的最大接触应力均大于压裂液压力,且接触应力分布较为均匀,满足密封要求。密封环结构优化后,可溶球座的密封和安全性能得到了提高。研究结果可为可溶球座密封环结构的改进提供参考。