超深井套管卡瓦效应的拉伸极限载荷理论计算

针对新疆某油田超深井井口套管悬重过大,造成卡瓦牙对套管外壁齿入损伤,且累计损伤导致卡瓦悬挂器套管断裂失效的事故频繁,提出了“卡瓦效应的拉伸极限载荷”来评价井口卡瓦悬挂器夹持部分套管的强度设计,具体为基于第三强度理论和第四强度理论,分别建立了井口卡瓦悬挂器夹持套管的“卡瓦效应拉伸极限载荷”计算模型。计算结果表明,从安全角度评价套管强度,采用第三强度理论计算卡瓦悬挂器套管的卡瓦效应拉伸极限载荷更合理,但为更充分利用材料的力学性能,应采用第四强度理论进行评价,还得到在四通有限空间内,可以保证有较大的卡瓦效应拉伸极限载荷的最佳卡瓦半锥角为23°~25°,最佳卡瓦有效接触长度为135~145 mm。研究方法和结果将为卡瓦悬挂器井口套管的强度设计、各种安全施工作业等提供理论依据。

高温高压高产气体封隔器卡瓦力学行为的分析与实验

为了提高海上“三高”气井管柱的安全性,确保卡瓦良好的工作性能,以HPC070401封隔器双向筒式卡瓦为例,将滑移线理论法、数值模拟和实验法相结合,研究卡瓦咬入过程的力学行为,分析卡瓦与套管的接触应力分布规律、卡瓦牙咬入套管的深度和疲劳寿命,建立了封隔器卡瓦系统工作可靠的充分必要准则。研究结果表明:坐卡压力增加,卡瓦牙咬入套管的深度也随之增加,在坐卡压力为35、42、48、55 MPa时,卡瓦咬入套管深度为0.25993、0.29425、0.32353、0.36561 mm;坐卡压力增加,卡瓦牙尖局部塑性变形增大,在坐卡压力35、42、48、55 MPa下,对称循环波动20%时,卡瓦疲劳循环次数为951110、789540、717160、629260;通过高温高压封隔器卡瓦锚定实验,卡瓦咬入套管的实测深度介于0.350~1 mm之间,与有限元模拟结果较吻合;结合评价准则和高温高压封隔器疲劳实验可知,套管因疲劳累积损伤产生的应力松驰系数为0.18。

外来植物药卡瓦胡椒的文献研究及中药药性探讨

卡瓦胡椒药用价值广泛,在欧洲和美国颇负盛名,是欧美地区最受欢迎的植物药之一。要加强对外来植物药的“中药化”研究,赋予其中药药性,必将产生巨大的经济和社会价值,促进中医药事业的长远发展。卡瓦胡椒主要以根及根茎入药,性温热,味苦辛,归心、肝、肾经;有镇静安神,息风止痉,疏肝解郁,麻醉止痛,祛湿利水等功效。可用于心神不宁,心悸失眠,抽搐痉挛,风湿、舌苔厚白、小便不畅等证。

卡瓦下座用表面改性可溶性镁合金耐腐蚀性能研究

采用可溶性镁合金制作的节流器卡瓦下座,在井下服役过程中常因其降解速率过快而引起节流器失效,为此对可溶性镁合金表面进行了改性。为了解可溶性镁合金表面改性后的耐腐蚀性能,采用扫描电子显微镜观察了表面改性镁合金腐蚀前后表面的微观结构,采用X射线衍射仪和红外光谱仪分析了表面改性镁合金表腐蚀前后的物相结构,通过电化学试验和浸泡失重试验评价了其在pH值为3.0,7.2和9.0模拟井液中的耐腐蚀性能。与镁合金相比,在不同pH值的模拟井液中,表面改性镁合金的腐蚀电位均正移了约1.1 V,腐蚀电流密度均降低了3个数量级,腐蚀速率均降低了约3 mm/a;与pH值为7.2的模拟井液相比,在pH值为3.0的模拟井液中,表面改性镁合金的电荷转移电阻从9.13×10^(6)Ω·cm^(2)降至1.91×10^(6)Ω·cm^(2)。研究表明,与镁合金相比,表面改性镁合金在pH值为3.0,7.2和9.0模拟井液中的耐腐蚀性能均显著提高,但其在酸性模拟井液中的耐腐蚀性能大程度降低,易降解。对表面改性镁合金卡瓦下座节流器进行了现场试验,试验表明,表面改性镁合金卡瓦下座的承压性能、耐腐蚀性能满足要求,且易于打捞。研究和现场试验结果均表明,表面改性镁合金的耐腐蚀性能满足可溶性卡瓦下座的要求,为其应用于井下节流器提供了依据。

自动定向钻机双摩擦力胶体卡瓦仿真研究

煤矿井下钻孔封孔技术自动化程度不足,采用自动定向钻机协助封孔可提高封孔自动化程度。设计了一种自动定向钻机用双摩擦力胶体卡瓦,以解决自动定向钻机夹持器夹坏封孔器的问题;提出了2种胶体结构,实现了主动钻杆接扣与退扣2个过程摩擦力差异化,确保钻机顺利加接封孔器。采用非线性有限元法,选用Mooney-Rivlin应变能函数表征胶体力学性能,开展了胶体夹持封孔器仿真,得到了不同材料胶体的工作摩擦力,验证了2种结构胶体的合理性,研究了胶体表面胶条压缩量对封孔器应力的影响,探究了胶体表面胶条数量对胶体轴向摩擦力的影响。结果表明:天然橡胶与聚氨酯橡胶作为胶体材料是合理的,胶条压缩量宜为0.9 mm、胶条数量宜为3条。

井下节流器用可溶性卡瓦下座耐腐蚀性能研究

针对苏里格气田井下节流器存在打捞困难、打捞成功率较低的问题,采用对可溶性镁合金表面进行改性的方式制备了井下节流器用可溶性卡瓦下座。通过电化学测试和浸泡失重实验研究了表面改性镁合金在不同Cl-质量分数(分别为2%、5%和8%)模拟井液中的耐腐蚀性能,并采用有限元力学仿真和溶解实验,分析了力学强度和溶解性能。结果表明:表面改性后的镁合金腐蚀电流密度降低了约5个数量级;随着Cl-质量分数的增加,表面改性镁合金腐蚀速率逐渐增大;在给定卡定机构卡定时的载荷与位移约束时,可溶性卡瓦下座所受最大应力为190 MPa,小于材料的屈服强度;卡瓦下座可溶式节流器经过室内5 h溶解后实现解封。在室内实验结果满足要求的基础上,该井下节流器在现场经过一段时间应用后打捞,坐封稳定,打捞方便。

新型内卡式套管夹持器设计及卡瓦夹持力计算研究

为了提高钻井效率,减少钻井事故,采用套管钻井方式,本文设计了一种新型内卡式套管夹持器,基于夹持器结构及工作原理,完成夹持器夹持能力计算,研究表明:在其他条件不变的情况下,为了增大套管夹持器的夹持力,可适当增大套管的屈服强度,增加卡瓦长度和套管壁厚,增大卡瓦锥角及卡瓦与套管壁的摩擦角。在夹持过程中,卡瓦应力分布主要出现在卡瓦牙前端部位,且最大应力出现在卡瓦牙第一颗齿上面,在整个夹持和夹持工况下,卡瓦移动距离较小,套管以及锥套的强度满足要求。

旋转下套管装置卡瓦牙结构优化

旋转下套管装置中的卡瓦牙设计不合理,易造成卡瓦牙磨损、套管受损等问题。针对上述问题,建立卡瓦板夹持套管数值计算模型,研究卡瓦牙型和卡瓦牙结构参数对卡瓦牙与套管力学性能的影响规律。结果表明:首先,选用不同的卡瓦牙型,卡瓦板与套管的最大应力均位于各自的两端,且平顶牙型最为合理;此外,接触压力、卡瓦牙应力和套管应力随着卡瓦牙前角、后角和齿距的增大而增大,随着齿顶宽的增加而减小;最后,以接触压力、卡瓦牙应力和套管应力为优化目标,以卡瓦牙结构参数为设计变量,应用正交实验法优化出的卡瓦牙结构参数为卡瓦牙前角为20°、后角为45°、齿高为1.2 mm、齿距为3 mm。卡瓦牙优化后可大幅提高旋转下套管装置的使用寿命。

35CrMo卡瓦连接器断裂原因分析

某气井连续油管卡瓦连接器在服役3a后发生了断裂失效。对该失效连接器材料的化学成分、金相组织和力学性能进行了试验,对其断口形貌进行了宏观和微观分析。结果表明,该失效连接器材料的化学成分和拉伸试验结果符合GB/T 3077—2015标准的要求,其材料的硬度和夏比冲击功试验结果不符合GB/T 3077—2015标准的要求。由于失效连接器材料中存在回火马氏体组织,使材料的冲击功试验值低于标准的要求,说明其材料韧性较差;另外,该气井增产时快速旋转流量控制阀门,从而使油管中的液体和气体流量快速增加,因而该连接器所承受的轴向载荷瞬时增大,于是该连接器在轴向冲击载荷作用下发生了脆性断裂。建议气井增产时缓慢旋转流量控制阀门,降低连续油管和连接器在气井增产时所承受的冲击载荷。

基于正交试验法的高温封隔器镶齿卡瓦优化

高温高压深井、超深井井下工况恶劣,对封隔器等井下工具性能提出了更为严格的要求。为此,以RTTS封隔器卡瓦为研究对象,结合高温井下工况开展卡瓦材料试验,运用有限元法以及正交试验设计,开展卡瓦力学行为分析。优化结果表明:井下高温条件会降低卡瓦材料力学性能,在210℃时屈服强度以及抗拉强度分别下降了9.19%和4.98%,高温下安全系数、安全裕度较常规工况应增加5%~10%;根据正交试验结果,可得卡瓦最优结构参数,即卡瓦安装间距20 mm、合金块安装倾角75°、合金块直径11 mm及卡瓦楔角8°;与原始方案对比,卡瓦最大应力由1446.1 MPa下降为752.1 MPa,卡瓦各齿咬入深度均匀性标准差由0.00305下降为0.000732。所得结论可为镶齿卡瓦结构参数优化提供理论参考。

管道封堵机器人的卡瓦承压性能与管壁损伤特性仿真与试验研究

管道封堵机器人卡瓦在减速与坐封过程中易出现坐封失效和管壁损伤等问题。针对卡瓦在减速与坐封过程中出现的犁沟效应和硬接触现象,分析了卡瓦减速与坐封受力情况和管壁损伤因素;建立了卡瓦减速与坐封过程的有限元仿真模型,分析了卡瓦牙顶角、牙倾角、牙齿数等结构参数变化对其承压性能和管壁损伤特性的影响规律;采用多因素正交试验分析方法,获得了牙顶角、牙倾角、牙齿数关键结构参数组合最优的4种卡瓦;设计并搭建了卡瓦减速与坐封过程模拟实验,加工了4种最优组合结构参数卡瓦实物,完成了卡瓦减速坐封过程中与管壁摩擦的实验测试。通过仿真与实验所得卡瓦承压性能和管壁损伤程度结果对比分析,优选出卡瓦的最优结构参数组合为:牙顶角θ=65°,牙倾角γ=60°,牙齿数m=18。

气动卡瓦使用偏移探讨

论述了气动卡瓦的结构、原理、规格、现场使用、拆卸维修等内容,通过这些内容探讨气动卡瓦使用偏移现象的形成和预防,为气动卡瓦的使用和维修进行指导。

海上热采井完井封隔器卡瓦结构优化

为满足热采工艺要求,渤海油田稠油开发井普遍采用高钢级生产套管,现场作业中常出现完井封隔器坐封之后因悬挂力不足而定位失败的问题。为此,结合封隔器分瓣式楔形卡瓦结构特点,以卡瓦牙齿面与套管内壁全接触为设计依据,优化设计新型封隔器卡瓦,通过受力分析推导得出封隔器卡瓦咬入套管深度的理论计算模型,结合卡瓦咬入套管深度和卡瓦牙结构,得出新型封隔器卡瓦剪切强度的计算模型。通过理论计算和有限元法对设计卡瓦进行了优化分析,对比分析了卡瓦外径、坐封力和套管钢级对卡瓦悬挂极限载荷的影响。计算分析表明,卡瓦外径是影响卡瓦悬挂力的主要因素,非同心全接触楔形卡瓦可以大幅提升卡瓦悬挂能力。室内测试表明,在坐封力350 kN情况下,新型封隔器卡瓦能够有效锚定TP125H钢级套管,满足现场工况要求,有望解决现场技术难题。

多功能钻杆气动卡瓦的优化设计及应用

针对气动卡瓦的产品系列化和标准化程度不够,并且在承载力方面没有明确的行业标准等问题,对钻杆卡瓦进行了系列化和标准化优化设计。优化设计方案主要从以下2点考虑:(1)在结构允许的情况下,力求加大卡瓦与钻杆的接触长度和面积,以提高卡瓦的承载能力,又不咬伤钻杆。(2)改善卡瓦体与卡瓦牙的装配结构,保证卡瓦有足够的强度,利用有限元软件开展卡瓦受力模型优化设计。在压力试验的基础上,还对优化方案进行了进一步的改进。优化结果表明,多功能钻杆卡瓦的厂内最大试验压力达到并超过了6122kN,卡瓦卡紧管柱可靠、卡瓦及钻杆本体无损伤,承载能力达到了设计指标。

UPP-9型笼式卡瓦高温高压完井封隔器研制

提出的卡瓦结构设计方法涵盖材料评估与选择、卡瓦组件结构优化、卡瓦结构参数优化、卡瓦测试验证等流程。应用该方法设计了可以控制启动载荷的上、下笼式卡瓦组件结构。结合ANSYS有限元分析、样机测试等方法,对所设计的笼式卡瓦组件进行优化设计与试验验证。对带有防挤出护肩的2种胶筒密封组件的试验研究表明,带隔环的三胶筒结构更为优异。在此基础上,研制了高温高压液压坐封永久式封隔器,额定工作压力68.94 MPa(10000 psi),额定工作温度204.4℃(400℉)。测试结果表明,所研制的封隔器符合API SPEC 11D1标准V0级测试要求。

双向锁紧式应急抢险卡瓦的研究与设计

通过分析应急抢险卡瓦在油气井井喷抢险作业中的受力情况和工况条件,确定了双向锁紧式应急抢险卡瓦结构形式,在锥形自紧式卡瓦体结构的基础上,设计了手动锁紧结构,使抢险卡瓦总成受到的两个方向的力(上顶力和设备重力)均处于锁紧受控状态,建立应急抢险卡瓦有限元模型,结合实际作业工况,对抢险卡瓦受到的两个不同方向作用力的工作状态进行了有限元仿真分析,双向锁紧式应急抢险卡瓦为油气井井喷失控抢险作业提供了可靠保障。

超深井卡瓦悬挂器套管力学强度有限元分析

针对新疆某油田超深井在更换密封件提起采油四通时,发现井口悬挂器卡瓦夹持处套管断裂的问题,结合现场X1井使用的ø232.5 mm W型卡瓦悬挂器结构,建立了悬挂器坐挂-卡瓦夹持套管的三维有限元模型。根据第四强度理论推导出卡瓦效应的套管极限载荷计算公式,并通过有限元计算得到了理论公式的修正系数为0.913,同时得到在套管坐挂时,X1井卡瓦效应的套管极限载荷为6400 kN。有限元计算结果表明:卡瓦部分套管上的应力呈现非均匀分布,尤其是套管外壁非均匀程度较严重,且外壁牙痕上的应力集中是套管损伤、裂纹起裂和断裂的主要原因;如果存在较高的环空压力,在卡瓦部分或过渡区套管均有可能发生断裂失效破坏。建议选择无齿痕的卡瓦夹持套管,或者采用全金属密封的心轴式悬挂器,避免卡瓦悬挂器造成套管损伤破坏。研究方法和成果可为深井超深井卡瓦悬挂器套管的安全评价提供理论指导。

一种新型不压井作业自动卡瓦设计与分析

卡瓦是不压井作业装置的核心设备,不压井作业要求卡瓦具有管柱处于"管重"或"管轻"状况下快速、可靠的卡紧和松开管柱的功能。论文为满足不压井作业对卡瓦的要求,提出了新型不压井作业自动卡瓦结构。文中详细地介绍了新型不压井作业自动卡瓦的结构和工作原理。新型不压井作业自动卡瓦由上下两组卡瓦组件对称安装,采用液压缸做动力,实现了管柱在"管重"或"管轻"状况下自动卡紧、松开管柱,在起下管柱作业过程中将大大减轻井口操作工人的劳动强度,且具有起下管柱速度快、作业效率高的优点。论文通过卡瓦力学模型建立和受力分析得出了卡瓦牙均布力计算公式,依据美国API工程实用算法的卡瓦卡紧管柱力学分析模型得出了卡瓦高度计算公式,为进一步设计出可靠的不压井作业自动卡瓦提供了设计理论依据。

阿佤人民爱国情怀的历史见证——《卡瓦十七王敬告祖国同胞书》档案背后的故事

大理白族自治州档案馆馆藏有一份珍贵档案--《卡瓦十七王敬告祖国同胞书》。卡瓦十七王敬告祖国同胞书档案共1份6页,记录和反映了“班洪事件”后,云南佤族地区17个部落为挫败英帝国主义企图在中英重新勘界中施展伎俩侵占我国领土所做的积极努力和庄严宣告,于2022年入选第五批《中国档案文献遗产名录》。

卡瓦胡椒化学成分及药理活性研究进展

卡瓦胡椒含内酯、生物碱等成分 ,具有镇静催眠、抗痉挛、局部麻醉等作用。概述了卡瓦胡椒的化学成分及近年药理活性等方面的研究进展。