井口点火放空装置在天然气井处理中的绿色环保作用评价

天然气是清洁能源,其开发利用有助于减少酸雨形成,减缓地球温室效应,从根本上改善环境质量。天然气在冬季生产过程中,经常需要井口放空处理,如果直接将天然气排入大气中,则会造成环境污染;如果不进行放空,则不利于气井的正常处理,存在环境污染与气井管理的矛盾。针对这个问题,引入了井口点火放空橇,通过管线与气井井口采气树相连接,利用车载小型气液分离器将天然气进行气液分离,液体排入储液灌,天然气则在井口直接点火燃烧,有效避免了环境问题,又解决了气井的处理需求。井口点火放空橇体积小,以车载方式移动,施工时安装连接方便,两个小时内可完成施工作业,投入产出比为1.00∶4.34,推广应用前景广阔。

海上高压气田无人井口平台集输工艺流程方案比选设计

针对某海上高压气田井口压力高、井口温度低、油品凝点高、节流后易出现水合物和出油管线容易冻堵的问题,结合不同生产井节流后的压力,设置不同压力体系井口加热器以满足流体输送要求。文章研究了两种不同高压气田无人平台工艺流程方案:加热器部分降压设计方案和全部降压设计方案,比较了两种方案的技术特点及经济性,最终推荐高压气田无人井口平台采用加热器部分降压设计的工艺流程方案。

导管架井口片施工工艺探究

以某渤中项目CEPA导管架预制为例,详细介绍导管架井口片施工工艺,保证上下层井口的同心度在公差范围之内,阐明了导管架井口片预制工艺的施工步骤,就垫墩摆放、划线打磨、框架组对、大小口和井口筒体及支撑管的组对、井口构件吊装组对焊接、井口片总装等进行了详细阐述。更加规范化、标准化施工流程,为提高后续导管架建造施工质量及施工安全性提供经验。

SPMT在井口平台组块滚装装船方式中的应用

针对自行式模块化运输车(Self-Propelled Modular Transporter,SPMT)滚装装船方式,以蓬莱19-3油田4腿式井口平台组块为例,在称重布置、临时支撑布置、运输抬梁布置和轴线布置等方面对SPMT装船方案进行适配性设计,在组块强度、运输抬梁强度和SPMT车板强度等方面对该方案的运输强度进行校核,并对该方案进行拓展。该方案可为后续井口平台组块装船方案设计提供参考。

深水钻井井口吸力桩稳定性计算和校核方法

深水松软土质下,传统喷射法安装的表层导管在钻井阶段存在下沉和倾斜的风险。为了提升深水钻井水下井口的稳定性,提出了井口吸力桩表层建井的方法,开展了吸力桩下入深度和稳定性分析。基于桩基承载理论和广义Winkler地基梁模型,建立了井口吸力桩稳定性理论模型,并通过有限元方法和有限差分法研究了井口吸力桩稳定性特征及影响因素。以南中国海某井工程参数为依据,对井口吸力桩稳定性开展理论计算,与有限元计算结果进行对比,竖向极限承载力误差为4.23%,最大水平位移误差为6.0%,最大弯矩误差为2.96%,印证了计算结果的准确性。在钻井工况极限载荷作用下,相比于传统表层导管,井口吸力桩竖向承载力提升了43.91%,水平位移减少了63.21%,抗弯安全系数是前者的24.5倍。分别对井口吸力桩施加不同水平位移和弯矩,结果表明水平载荷对横向稳定性影响较为显著。井口吸力桩具有很高的竖向承载力和横向承载力,显著提高了水下井口的稳定性,研究结果为其在深水松软土质中表层建井提供了理论依据。

水下井口吸力桩极限贯入深度研究

井口吸力桩表层建井技术在天然气水合物开采、边际油田开发、军事航道区水下开发等领域具有良好应用前景,但在井口吸力桩安装过程中存在贯入不到位导致水下井口出泥过高引发钻井工况复杂载荷下水下井口失稳难题,有必要开展极限贯入深度研究。基于井口吸力桩贯入阶段力学模型,考虑沉贯阻力和极限吸力,建立了井口吸力桩极限贯入深度模型。结合南海西部X井位工程实例,开展了井口吸力桩表层建井设计,计算了直径为6 m的井口吸力桩贯入过程中的阻力,给出了井口吸力桩极限吸力设计参数。计算结果表明:在南海西部X井位安装井口吸力桩,其极限吸力的主要限制因素为临界吸力和水泵吸力;极限贯入深度主要受土质类型和强度、临界吸力的影响,强度高和渗透性好的土体会导致极限贯入深度减小;X井位井口吸力桩极限贯入深度为26.75 m。本文极限贯入深度的计算分析可为井口吸力桩的设计和现场施工提供技术参考。

天然气井口增压开采工艺研究

为进一步研究天然气井口增压开采工艺的应用效果,保证天然气资源稳定开采和供应,采用了比较分析法,对某天然气田A、B、C、D4口气井进行单井井口增压生产试验,对不同天然气井口增压开采工艺下各个气井的实际开采情况进行分析,对天然气气井井口增压开采工艺及相关设备的应用价值有了一定了解,并在此基础上,对天然气增压开采的实际应用要点进行深入研究。

深水水下井口全钻井过程波激疲劳精细化评估

传统的水下井口波激疲劳评估没有考虑不同钻井阶段水下井口结构组成变化,导致水下井口波激疲劳评估精度有限。为此,提出基于整体-局部交互分析的全钻井过程水下井口波激疲劳损伤精细化评估方法,建立钻井全过程复杂结构水下井口局部精细模型及平台-隔水管-水下井口-导管耦合系统整体模型,研究整体模型与局部模型交互机制,并构建整体模型与局部应力传递关系,精细化评估水下井口全钻井过程波激疲劳损伤。研究结果表明:全钻井过程水下井口结构组成变化对隔水管系统和远离泥线导管处的波激疲劳几乎无影响,但对水下井口局部及泥线附近导管的波激疲劳存在较大影响;钻井第二阶段水下井口波激疲劳损伤最为严重,且水下井口底端始终为疲劳极限位置。所得结论有助于判断钻井过程中水下井口疲劳状态,保证作业安全。

回风井口成雾原因及除雾技术研究

针对井口雾气污染工作环境,危害工人身体健康,造成井下设备及构筑物严重损害等问题,以云南某铅锌矿为工程背景,通过理论分析、室内试验、数值模拟及现场工业试验等方法,分析了温度、相对湿度及回风量对井口成雾析水量的影响规律,提出了Ⅰ级+Ⅱ级折流板除雾器除雾方法。研究结果表明:风流及温度均能引起空气中水蒸气析出,在严冬风流上行越高,雾气越大;井口成雾析水量随回风量增加呈线性增加,随温度及相对湿度增加呈线性降低;温度、相对湿度及回风量平均每下降1℃,1%,1 m3/s,井口成雾析水量分别增加84、17.2、5 g/s,说明温度是井口成雾析水量的主要影响因素,各因素对井口成雾析水量影响由大到小排序为温度>相对湿度>回风量。采用Ⅰ级+Ⅱ级折流板除雾器除雾时,回风井巷道内压降为300 Pa,表明气流通过除雾器时会产生压力损失。与加入喷淋试验相比,不加喷淋的双级除雾器除雾方法经济成本显著降低,并且现场除雾效果更显著,因而推荐该矿采用不加喷淋的Ⅰ级+Ⅱ级折流板除雾器除雾方法。

结合井口对称点的竖井联系测量的应用

竖井联系测量中定向比较困难。为此,利用井口点对称性质,可减弱竖轴倾斜误差、投点误差和对中误差对水平角的影响,测定导线连接角,为隧道内导线建立起始或终止方向。对于两井定向,增加水平角校核条件,仍可采用无定向导线计算。结合某隧道扩建工程,验证该方法的有效性。该方法可结合其他定向方法,为一井定向导入较准确定向,对两井定向也有参考作用。

基于LAGRANGE方程的深水钻井隔水管–水下井口系统动力分析

为了探究大质量、大刚度防喷器组(blowout preventers,BOPs)对深水钻井隔水管系统动态相应预测精度的影响,根据细长钻井隔水管与刚性防喷器组的结构特点,提出两者刚柔耦合的概念,采用能量法推导隔水管–防喷器组–水下井口系统的动能和势能,采用LAGRANGE方法建立耦合系统动力学理论模型,采用科学计算软件和Newmark-β直接积分法对动力学模型进行数值计算。以南海某深水钻井隔水管为例,开展基于耦合动力学模型的隔水管系统动态响应分析。结果表明,采用本文理论模型得到的隔水管不同位置的节点位移、单元弯矩、上部和下部挠性接头转角时程曲线、整体侧向位移包络线和弯矩包络线等与ABAQUS仿真结果均吻合良好,最大误差为8.8%。此方法可为深水钻井隔水管和水下井口系统动态分析提供参考。

井喷火灾下油气井口材料高温力学性能实验研究

为了精确评估井喷火灾情况下井口装置的剩余力学强度,该文针对井口常用材料35CrMo开展了高温拉伸实验,旨在分析不同温度条件下该材料的拉伸断裂形态及其力学性能的变化规律。在相同应变条件下,随着温度升高,35CrMo的应力、弹性模量、屈服强度和抗拉强度均呈下降趋势。这些高温拉伸实验所获得的力学性能数据,为工程师更准确地评估在极端温度条件下井口装置的安全性和可靠性提供了重要支持,有助于制定有效的井喷火灾处置和预防策略。基于该实验,不仅能够深化学生对专业知识的理解,还能显著提升学生解决实际工程问题的能力,同时培养学生创新思维和科学研究的兴趣。

储气库Y型井口携砂采气临界冲蚀模拟研究

目的研究储气库携砂采气过程中储气库生产通道冲蚀磨损的主要影响因素及规律。方法在辽河油田双6储气库注采井管柱结构和生产工况条件下,开展室内冲蚀模拟实验和生产通道冲蚀数值模拟研究,通过数值分析,明确采气速度、生产压力、出砂速率、出砂粒径对管柱冲蚀速率的影响规律。结合临界冲蚀理论计算结果,设计适用于出砂工况条件下储气库生产通道临界冲蚀系数取值的图版。结果出砂速度、采气速度、生产压力在管柱冲蚀中起着主要作用,实验数据与预测结果的一致性较高,管柱最大冲蚀速率与日产气量的二次幂、井筒内压力的负二次幂、出砂速率的一次幂成正比。此外,管柱变径部位的冲蚀速率随着服役时间的延长呈下降趋势,最终与管壁的冲蚀速率基本保持在相同数量级。根据构建的临界冲蚀系数取值图版,在当前储气库出砂工况条件下,为了保证储气库满足服役年限,将临界冲蚀系数(C)取值为180,进一步考虑到储气库的最大产能情况,推荐C介于175~200之间。结论通过储气库管柱冲蚀的实验模拟和数值模拟研究,建立了储气库注采井管柱的冲蚀速率模型,构建了储气库注采管柱临界冲蚀系数设计图版,有利于工程技术人员准确判断实时生产工况条件下储气库注采管柱的生产工况负荷、服役安全工况条件等,可以提供关键的实时性、安全性基础数据。

浅谈双相不锈钢井口管汇焊接施工工艺

综述了海上石油平台油气处理设备井口管汇测试生产管汇建造施工工艺,重点对管汇施工材料双相不锈钢的特点、焊接中容易产生的问题、措施及变形控制等方面进行详细的分析,并在焊接质量控制、变形控制等方面进行优化,整理出一套完整的双相不锈钢管汇的施工工艺。通过采用此工艺施工的设备可知,完全可以保证管汇的质量,有效的避免双相不锈钢焊接时产生的缺陷,保证施工设备尺寸的技术要求。

基于新型粒子群算法的泵送射孔井口压力预测方法研究

泵送射孔施工广泛应用于页岩气储层水力压裂技术中,但目前缺少有关泵送射孔井口压力计算的研究。基于间隙流的伯努利方程,提出了泵送摩阻模型,结合沿程摩阻和射孔摩阻建立泵送射孔井口压力数学模型,采用新型粒子群算法与最小二乘法,建立基于射孔炮眼特征及裂缝压力的泵送射孔井口压力自动拟合方法,并通过分析某井连续4段泵送射孔施工数据进行方法验证。研究发现,提出的井口压力历史拟合方法的拟合均方误差为1.29,摩阻模型计算得到泵送射孔时炮眼摩阻、沿程摩阻与泵送摩阻比例约为17∶3∶1;泵送射孔与压裂施工结束时间间隔长时,裂缝压力、流量系数及炮眼开启数量降低,炮眼摩阻、泵送压力增加。提出的方法可以有效预测泵送射孔时的井口压力,同时泵送射孔与压裂施工间隔时间长时,井下裂缝已闭合,而时间间隔短时井下裂缝仍然开启。因此,为避免射孔泵送过程中,闭合裂缝突然张开导致的压力突降,推荐压裂后立即进行泵送射孔施工。建立的泵送射孔井口压力模型可以为泵送施工提供更准确的压力预测,对指导泵送射孔施工具有重要意义。

海洋移动式自安装平台井口支撑方案对比

针对海洋移动式自安装平台,提出了隔水管外置框架支撑、内置框架支撑和张紧式支撑3种方案。采用有限元分析软件ANSYS,建立了对应的平台整体耦合分析模型,开展了平台结构模态和静力分析,进而对3种支撑方案下平台的整体性能进行了对比研究。结果表明:隔水管外置与内置两种框架支撑方案下平台的自振周期差异微乎其微,张紧式支撑会导致隔水管发生低阶振动;隔水管外置框架支撑方案在三者中综合性能表现最优,可作为海洋移动式自安装平台井口区的设计方案。

水下井口连接器研发现状及密封关键技术研究进展

水下井口连接器是连接水下采油树与井口头的关键设备,为了加快国内水下井口连接器的研发进程,对国内外水下井口连接器发展现状进行了广泛调研,国外水下井口连接器产品系列完善,5家供应商占据了市场垄断地位;国内对水下井口连接器的研究起步较晚,但目前也初步实现了浅水及深水井口连接器的工程化应用。针对水下井口连接器最为关键的金属对金属密封问题,从密封数值模拟、理论及试验、热-力耦合、密封优化设计等方面研究进展进行了剖析,指出基于线弹性二维或三维有限元方法分析水下井口连接器的非线性问题存在一定偏差;理论方法难以准确推导出水下井口连接器在复合载荷下的密封载荷传递关系,相关试验也难以精确模拟水下井口连接器的真实工况和载荷条件;热-力耦合分析未充分考虑传热边界和初始温度条件,简单按照经验法选取对流换热系数和导热系数,导致连接器密封热-力耦合的温度求解不准确,也缺少相关试验验证压力-温度共同作用下的金属密封能力;密封优化设计方面,目前主要针对接触应力单一目标进行优化,需以接触应力、结构强度、尺寸等多目标进行优化,多角度评估优化后的水下井口连接器结构力学性能。建议深入开展水下井口连接器设计、制造、检验标准的适用性研究,全方位评估水下井口连接器密封影响因素并完善水下井口连接器的密封试验内容,突破水下井口连接器密封关键技术,形成水下井口连接器的研发技术体系,实现海洋油气开发水下井口连接器从浅水到深水、超深水系列化标准化产品。

上部组块井口结构连接方案研究

对于海洋平台组块海上安装套井口形式,本文提出一种连接梁端部翼缘削斜的连接方案用于海上连接平台结构和导管架钻井平台结构。该方案能有效改善井口区域和钻井平台相连的甲板结构的受力情况,减少用钢量和海上施工工作量。通过SACS计算验证了该连接方案的技术可行性,并总结了与非削斜连接方案相比,该方案具有显著优势,为后续工程项目应用提供参考。

超深气田井口超临界压力下天然气节流温降研究

超深气田具有井口压力超高、产量高的显著特点,采出天然气处于超临界压力条件下,常用的Aspen HYSYS计算软件无法准确地计算节流降压后的温度,造成集输工艺能量利用率低、工程投资高等问题。为此,本课题通过对塔里木油田某超深气田的部分采气井油嘴实际节流的数据进行了统计、分析,采用节流压差—节流后温降进行数据拟合,成功提出了应用于超临界压力条件下井口天然气节流后温度计算的经验公式。实际应用验证结果表明,本课题提出的经验公式计算结果与实际运行参数表现出一致性,具有推广应用价值。

天然气井口远程智能控制的应用研究

随着天然气井田数量的持续增加,人工开关井的传统作业形式受到了较多外在因素影响,工作效率低。为此,先结合智能控制需求,提出远程控制系统并进行各组成模块功能的概述。其次,从方案验证出发,基于试验参数收集和分析,证明远程智能控制的开关井作业具有管线压力正常、阀门开度平稳增加和开关井迅速的特点,且支持现场手动、自动操作,井口远程控制效果显著。最后,远程智能控制也具有较高的人力成本效益,满足天然气开采的需要,可做好开关井的远程智能化控制升级。