8种管线内防腐蚀技术在胜利油田的中试应用及性能评价

通过宏观检查、交流阻抗测试、电火花检漏测试、附着力试验、抗冲击性试验、耐化学性试验和微观形貌分析等手段,对H87涂层管、HT515涂层管、EP-67玻璃鳞片涂层管线、玻璃钢、钢骨架复合管、尼龙复合管、PE内衬管、玻璃釉内衬管等8种管线内防腐蚀技术进行了1 a的中试应用及解剖评价。结果表明,EP-67玻璃鳞片涂层管道、钢骨架复合管、尼龙复合管的防腐蚀性能及整体性能较好,作为油田集输系统比较适宜的内防腐蚀技术有较好的应用前景;玻璃钢管不适宜在较大压力下应用;PE内衬管防腐蚀性能较好,但温度高于50℃时内衬与管道结合力差;玻璃釉内衬管、HT515和H87涂层管道的整体性能及防腐蚀性能均较差,不适宜在油田推广应用。

安全钻井钻柱内防喷系统止回阀工作机理及失效分析

钻柱内防喷系统止回阀以反应迅捷及可靠的封堵能力,在防井涌、井喷中起到举足轻重的作用,是安全钻井的重要保证。但止回阀在正常钻井过程中处于常开启状态而长时间遭受高压钻井液的冲蚀,极易导致止回阀密封失效或过早报废,存在安全隐患。针对其使用寿命短、耐蚀性差、水力特性不清楚、研究资料奇缺等亟需解决的关键问题,通过把流体力学影响因素与冲刷腐蚀磨损理论有机地结合起来,借助实验建立磨砺性腐蚀介质——钻井液的模型,利用CFD技术确定影响冲刷腐蚀磨损的流体力学参数,分析典型钻柱止回阀的工作机理,实现止回阀结构的优化;并选择性地对止回阀进行冲刷腐蚀磨损试验,筛选出阀体、阀座材料及主要耐磨件的强化处理方法。通过井下工作情况模拟实验与计算机仿真分析,找出井喷条件下钻柱内防喷系统止回阀的失效机理,寻求流体力学参数、介质性质、材料因素等对止回阀性能的影响关系,继而建立一种新的钻柱止回阀设计方法或准则,以推进我国钻柱止回阀研制的技术进步。

钻柱内防喷系统研究方向探讨

目前国内在钻柱内防喷系统所取得的成果不及环形防喷器显著,没有称得上自主知识产权的产品,也看不出内防喷工具的研究动态。在此基础上,指出内防喷系统的研究方向:(1)内防喷系统的可靠性研究,了解各种典型配置的可靠度;确定不同井况的最佳配置,为钻柱设计提供参考。(2)方钻杆旋塞阀的研究,包括方钻杆旋塞阀本体的疲劳强度分析和试验,旋塞阀本体的有限元分析;减少旋塞阀球体旋转力矩的研究。(3)内防喷工具对H2S、CO2等具有腐蚀介质工况的适应性研究,以标准的形式,制定出适应腐蚀工况的材料要求。

储罐的内防腐蚀设计及质量控制

保证储罐内防腐蚀设计的准确性及质量的可靠性是储罐安全运行的关键。依据相关标准规范和现场工况,对某700 m3原油储罐提出有机涂层和牺牲阳极组合设计的内防腐蚀关键参数以及现场施工安装的质量控制措施,并对其主要性能进行试验检测。结果显示:按照此防腐蚀设计和质量控制参数,该储罐运行3 a后,涂层整体完好,阳极块有部分消耗,确保了储罐的安全可靠运行。

钻柱内防喷止回阀结构及失效原因分析

为有效防止井喷及井涌的发生,并解决现有钻柱内防喷止回阀结构种类少、使用寿命短等问题,有必要分析内防喷止回阀主要结构特点与失效形式。通过对目前各大油田内防喷工具使用现状及问题的调研,综合分析了钻具止回阀典型结构与工作原理,总结出钻具止回阀主要的失效形式,并结合止回阀结构特点与失效情况,进一步探讨了钻井液在阀芯密封面上的冲刷入射角对密封性能的影响、止回阀密封比压需满足的条件并具体分析了失效原因。分析表明:止回阀密封结构与密封件材料性能影响使用寿命;针对不同钻井介质应合理选择内防喷工具的组合。

新型内防喷器安放位置分析

开发设计了一种新型内防喷器,并完成了工业性试验和理论研究工作。该防喷器主要由固定外壳、滑座、旋板阀等组成,固定外壳固定在钻杆或钻铤上,钻进中随钻柱一起转动,与钻柱承受同样的扭矩、钻压和冲击振动。对其安放位置及井喷压力进行了简要分析和探讨,建立了钻头压降与流量、流体密度的关系曲线。分析表明,当流量Q=10L/s,流体密度为1.2g/cm3时,假设井深为4000m,井底压力为70MPa,内防喷器安放在距钻头2m,钻具中部100、200、500、1000m处时,防喷器处内外压差为4.164、4.366、4.572、5.190、6.220MPa,为内防喷器的控制提供了理论数据和依据。

塔里木油田氮气钻井内防喷器组的可靠性分析

综合应用故障模式影响及危害度分析(FMECA)与故障树分析(FTA)对氮气钻井内防喷器组进行可靠性分析。首先对氮气钻井内防喷器组进行系统级和设备级的故障模式影响及危害度分析,找出各个设备的常见故障模式,提出对应的改进措施,并定量计算出故障模式的危害度和系统内各个内防喷工具的危害度,为故障树分析确定顶事件。故障树分析,求出导致氮气钻井内防喷器组主要故障的所有底事件和最小割集,进而确定底事件的结构重要度的大小和底事件的组合方式对系统故障的影响力,对结构重要度大的底事件和底事件的组合方式对系统故障的影响力高的故障形式优先采取改进措施,并对薄弱零部件进行可靠度计算,更有针对性地对薄弱零部件进行设计改进和故障监测。鉴于对氮气钻井内防喷器组的可靠性研究,得出箭型止回阀锥面密封故障、翻板浮阀的复位弹簧失效、投入式止回阀的投球被压溃、旁通阀的扣断裂和旋塞阀的旋球被"抱死"是导致系统失效的主要故障模式,分析5种故障模式的所有可能的原因并提出了相应的改进方案。

钻柱内防喷系统方钻杆旋塞阀的密封设计研究

方钻杆旋塞阀因其优越性能被各大油田用于钻井钻柱内防喷系统,其中密封性能是方钻杆旋塞阀的主要指标之一。经现场调研分析研究得知,密封失效尤其是阀球与阀座间的主密封失效是困扰方钻杆旋塞阀使用寿命的主要因素,密封件材料性能及密封比压直接影响着方钻杆旋塞阀的密封效果。现有方钻杆旋塞阀密封方面的研究成果均是围绕如何设计与改进密封结构而进行的,缺乏对方钻杆旋塞阀密封条件的深入分析及密封所需比压的正确选择与计算,继而难以更清楚地认识方钻杆旋塞阀的密封失效。阐述方钻杆旋塞阀的密封结构及密封机理,简要说明密封件材料的合理选择及强化处理措施,通过阀球与阀座的受力模型分析、依据旋塞阀密封条件及密封必需比压,着重研究主密封的设计。结果表明,课题组对方钻杆旋塞阀主密封的改进设计与所选材料满足最大工作压力的要求,且由工作压力产生的比压足以保证主密封的密封性能,为方钻杆旋塞阀密封设计的进一步完善提供可行的理论依据。

钻柱内防喷工具的现状和研究方向建议

钻柱内防喷工具在确保钻井安全作业中起到十分重要的作用。阐述了国内外钻柱内防喷工具产品的特点和技术水平状况,分析了国内外内防喷工具技术差距及存在的问题,提出了钻柱内防喷工具的研究方向建议,具有鲜明的现实性和较高的参考价值。

基于冲蚀磨损理论的新型内防喷器阀座锥角研究

针对现有内防喷器失效率高等不足,提出一种结构新颖且密封可靠的自旋合式锥形密封内防喷器。对该新型内防喷器的阀座锥角进行了力学分析,并采用MATLAB对阀座锥角进行了优化。基于理论分析得到的结论,采用CFD(computational fluid dynamics,计算流体动力学)方法(标准k-ε湍流模型及Tabakoff-Grant冲蚀模型)及ANSYSCFX软件,对该新型内防喷器在不同钻井液流量及不同阀座锥角下的流场进行数值模拟分析,仿真结果表明容易发生冲蚀磨损的部位主要集中在上下阀座流道边缘及下部管壁处。通过对比多组仿真数据,提出了该新型内防喷器上下阀座的最优锥角为25°,并采用ANSYSWorkbench静力学分析软件模拟了井喷时上下阀座密封锥面的接触应力分布,验证了冲蚀仿真分析得出的最优锥角的结论。样机试制后进行了密封性实验以验证其可靠性,结果表明该新型内防喷器无泄漏,满足密封性要求。研究结论为内防喷器的设计与改进提供了重要的理论依据,对油田生产设备的安全升级有重要意义。

以犯罪分类为基础的狱内防控模式

监狱安全的核心在于狱内犯罪的防控，狱内犯罪防控必须以犯罪分类为基础。狱内犯罪可以分为预谋犯罪、情景犯罪和激情犯罪三类。狱内防控主要有三种模式：预谋犯罪——主动侦查模式；情景犯罪——排查防控模式；激情犯罪——处置和解模式。

新型内防涂层在胜利油田的适应性研究

胜利油田"城中采油厂"的情况逐步凸显,由此带来的油气管道安全问题尤为重要。目前针对城区内油气管线的防腐技术主要采用内、外涂层防腐,其中内涂层防腐技术以成本低廉、使用方便被广泛应用,但是胜利油田的各个区块井况均有差异,尤其采出液中的含砂量对于内防涂层的影响较大,因此有必要对五种内防涂层耐磨性进行适应性评价研究。通过实验室内设计的摩擦磨损、耐冲击、附着力试验,对五种内防涂层进行耐磨性能评价研究,优选出耐磨性较好的内防涂层,为下一步现场针对含砂较高区块的内防涂层选择提供理论依据。

管道内防蚀补口新技术——高压管道速接头

采用高压管道速接头进行管道连接代替焊接,能保证防腐蚀层的完整性,解决了管道内防腐蚀补口问题,且现场施工简便。该速接头适用于管径不大于φ114mm的管道,使用压力25 MPa,试验压力50 MPa。

烷基苯磺酸钠储罐内防腐蚀涂层失效原因分析

针对大庆油田工程有限公司三元配注站烷基苯磺酸钠储罐内防腐蚀涂层脱落的问题,开展了现场调查、测试与室内分析试验。现场调查发现,储罐中下部和搅拌器叶轮相对位置的内防腐蚀涂层大面积连续脱落,并有明显的分界线,说明涂层脱落与搅拌时产生的剪切力有关;涂层失效部位附着力较低,说明涂层附着力受到介质的破坏作用;室内试验分析发现,失效涂层多有微孔、微裂纹等缺陷,同时,烷基苯磺酸钠溶液表面能较低,说明烷基苯磺酸钠溶液容易渗入涂层,并造成涂层和金属基体之间附着力降低。经综合分析后认为,烷基苯磺酸钠对涂层有较强的浸润作用,可渗入到涂层与金属基体之间后,降低它们之间的附着力,受到搅拌器产生的剪切力作用后造成涂层脱落。

用于DN200口径以下管道内防腐蚀的高频脉冲电流阴极保护技术

DN200口径以下管道在工业领域应用广泛,但管道内腐蚀问题日渐突出。针对DN200口径以下管道内腐蚀问题,设计一种高频脉冲电流阴极保护系统,解决传统外加直流电流的方式存在保护电位分布不均、保护距离短的问题,使得保护电位分布均匀,并延长保护距离。采用基于全桥逆变和直流斩波方式的高频脉冲电源技术,并设计加工了特殊的三通法兰结构安装柔性阳极和参比电极;设计采用柔性阳极外包多孔橡胶管的方式解决了柔性阳极与管道内壁的绝缘问题,系统实现了管段保护电位均匀分布;解决了传统内衬、内涂层等手段针对DN200口径以下管道内壁弯头、插接点难以施加保护的问题,并使保护距离延长了6 m。进行了保护电位和保护距离检测试验,结果表明设计的高频脉冲电流阴极保护系统用于DN200口径以下管道内腐蚀防护是可行的。

顶驱内防喷器驱动装置的研究与改进

钻井系统中,作为控制内防喷器启闭的驱动装置的稳定性和可靠性至关重要。鉴于此,介绍了加拿大Hi-Kalibre公司、Canrig公司以及美国NOV公司等3家国外顶驱内防喷器驱动装置的研究现状;通过试验测试,给出了内防喷器在不同压力等级下的启闭扭矩值,作为驱动装置设计输入以及现场使用参考依据;结合顶驱的现场使用情况,针对内防喷器开关不到位、摇臂总成故障、滑套故障、装配及使用问题,给出了对应改进措施。研究内容可为顶驱内防喷器驱动装置设计提供参考依据。

内防喷工具试压工装设计及校核

随着钻井技术和井控技术的发展,以及对外合作机会的增加,内防喷工具在钻井施工现场的应用也日益频繁。内防喷工具,又名钻具止回阀、回压凡尔、单流阀等。是一种"钻柱内的防喷器",在钻井作业中接在钻柱中或直接接在井口位置,起到只允许泥浆正向循环,预防井底溢流的产生并降低井喷发生的几率的作用。由于其和防喷器一样要承受井底地层压力,供井前的试压是内防喷工具使用安全性的保证,尤其是在川东北钻井市场,由于地下油、气等流体的极其活跃,为保证钻井施工的安全,内防喷工具的使用要求压力等级高、结构形式多样,广泛应用于钻具组合中的各个位置,在钻井设计中达到单组钻具组合中使用数量达到4-6只。为适应现场施工的这一实际要求,试压工装的设计和研发势在必行。

顶驱内防喷器在井控中的应用及维护

顶部驱动钻井装备做为钻井作业井控中一个重要设备,存在着如何把顶驱内防喷装置的使用和常规的井控程序衔接起来的问题,从工程应用等方面论述了顶驱内防喷装置在井控中的具体使用方法和维护事项,为钻井施工提供了安全保障。

TDS-11SA顶驱内防喷器失效原因分析及预防

通过对VARCO TDS-11SA型电动顶驱上内防喷器的工作原理的研究,从设备工作的环境出发,结合现场的实际,分析了内防喷器的失效原因。尽可能展现了内防喷器损坏程度的发展过程,说明失效的机理,进而提出一些延长其使用寿命的措施。

内防喷工具测试系统控制策略及实验分析

针对石油钻井内防喷工具安全检测的需求,设计了一种压力和扭矩自动测试系统。该系统集数据采集、自动控制和数据处理功能于一体,取代了传统人工注水、夹紧和复位等工序。通过使用PLC结合上位机软件(Lab VIEW)实现了自动装载、自动测试、自动复位和自动生成报表的功能。系统压力通过比例溢流阀和压力传感器构成的负反馈闭环系统得到了精准控制。对中位移通过液压缸上的位移传感器反馈控制满足了精度的要求。经过现场大量试验证明了该系统的正确性和实用性。