多层套管燃料元件工程热点因子敏感性分析

为保证反应堆的安全,并对燃料元件的制造加工提出合理可行的要求,从元件制造加工和反应堆运行测量两方面对多层套管燃料元件工程热点因子的敏感性进行了分析。结果表明:流道间隙偏差直接影响元件热源的导出,由此引起的工程热点因子造成的温升较大。

渤海油田多层套管带压井永久弃置技术

随着海洋油田的不断开发,越来越多的老油气田面临废弃处置。海上油气田的弃置,一则对海洋生态环境影响大;二则对弃置作业技术设备及工艺流程要求高,涉及巨额的费用,因而成为关注的焦点。介绍了在渤海某油气田S平台生产井永久弃置作业。该平台设备老旧,全部井油套同压且多层套管带压。通过对多层套管带压的压力来源进行分析,判断为老井侧钻后对报废井眼封堵失效,气体沿生产套管与技术套管环空上窜,且由于井口老化致各套管头间密封失效致多层套管带压,根据该方案制订压井方案。在生产套管进行水力切割,在割口上下打水泥塞封堵气窜通路,下入注水泥桥塞注水泥封隔,完成气窜通道有效封隔,通过对切割工艺优化,一次完成Φ339.7mm、Φ508mm和Φ762mm三层套管的整体切割,最终成功完成了渤海湾第一次大规模的在产平台老井弃置作业,同时积累了一套解决复杂井况下油气田的永久弃置技术和实施过程管理措施,可为今后海上油气田的弃置作业提供借鉴。

一种慢化器多层套管切割器的研制

在中国散裂中子源中子慢化器维护处理中,需要在热室对慢化器多层套管进行缩容。根据热室使用环境,采用了斩断型液压切割器。使用与切割器切割过程类似的强剪力双刃液压剪来确定套管的切断力,保证了切割器的剪切性能。创新性的将切割器的动刀片设计为尖角型,定刀片设计为铡刀型,降低了切断套管所需的切断力,解决了刀片崩刃和开裂的问题。按要求对切割器进行测试,并与强剪力双刃液压剪进行试验对比分析,结果表明切割器各项性能满足设计和使用需求,且更适用于热室环境,可为日后相关设备的研制提供参考依据。

多层套管切割技术及套管偏心影响分析

文章依托南海西部某弃井平台深入分析了多层套管以及偏心套管切割的风险点和技术难点,以期可以提高海上作业的安全性和时效性,解决海上弃井作业难题。

泥线下多层套管切割技术研究及适用性优选

为解决海上油气井永久性弃置面临的泥线下多层带水泥环套管高效切割问题,针对常用的水力割刀切割技术及磨料射流切割技术,分析了两种技术的特点及优势,从切割层次、切割尺寸、切割效率及服务费用等方面开展了研究工作;建立了考虑切割层数、切割工期等切割技术经济性比选公式;研究了两种切割技术的适用性,形成了基于套管尺寸和切割层数的多层套管切割技术优选原则。研究结果表明,当切割层数<3层且最外层导管尺寸≤609.6 mm时,推荐水力割刀工具;当切割层数≥3层或最外层导管尺寸>609.6 mm时,推荐磨料射流工具。结合现场应用实例分析,对比了两种技术对3层及以上套管的切割效果,验证了两种技术的适用性。该研究可为海上油气井多层套管整体切割提供技术依据。

多层套管切割工具研发及应用

随着油、气井生产到后,腐蚀套管更换及弃井、弃平台作业逐渐增多,这些类型的作业均涉及多层套管的切割回收。目前常见的切割方式主要有水力割刀切割、磨料切割等方式。使用磨料切割切割由于设备故障导致成功率较低,综合时效及费用过高;而使用现有水力割刀在切割多层水泥环套管过程中出现刀片易磨损、折断等缺点,导致使用该方式未能成功切断套管。通过多层水泥环套管切割工具的研发,达到安全高效的进行多层水泥环套管的切割作业。

表层套管用外切割器的数值模拟及试验研究

针对报废油水井内油层套管和表层套管的回收打捞处理需求,设计了一种用于切割表层套管的外切割器。采用ANSYS/AUTODYN软件对设计的切割器装药结构进行了数值模拟计算,并开展了切割器地面原理试验及模拟井下环境切割试验研究。结果表明:设计的聚能切割器(药型罩角度85°,罩宽33.9 mm,梯黑40/60熔注型混合装药)对N80钢切割深度可达25mm,不仅完全切断模拟目标表层套管,而且可实现对其周围水泥环的破坏,满足设计需求。本研究为解决报废井表层套管回收打捞处理提供了一种有效的技术手段。

水力喷射压裂技术在3层套管井中的应用

阐述了在目的层段存在3层套管且未射孔的油气井中实施水力喷射压裂的应用情况。根据目的井位的井身结构,优选了井下工具组合,制订了详细的水力参数及施工工艺并进行了现场施工。结果表明,喷砂射孔打开3层套管后,顺利加入43 m3支撑剂,达到了预期目的。该技术可为多层套管完井的油气井增产改造提供新的技术途径,并可为在此类特殊井身结构的油气井中开展水力喷射压裂技术提供技术支撑。

基于套管-水泥环-地层热固耦合作用的多层套管环空附加压力预测模型

深水油气井生产阶段受地层高温流体的影响,会产生套管环空圈闭压力上升现象,严重威胁井筒完整性。本文推导出了基于套管-水泥环-地层热固耦合作用下的环空流体介质、自由段与封固段套管的位移函数,建立了多层套管环空附加压力矩阵方程,提出了套管环空压温比计算公式,分析了环空流体介质热弹性、套管壁厚和弹性参数、水泥环弹性参数等因素对各层套管环空附加压力分布规律的影响。结果表明:各层套管环空附加压力沿井筒上升方向逐渐增加,油层套管与生产管柱之间的A环空产生的压力附加值最大,增加环空流体压缩性、提高套管壁厚和提升水泥环弹性参数可有效降低套管环空附加压力,保障井筒安全.

多层套管型燃料组件辐照考验装置热工优化设计

利用三维数值模拟软件ANSYS/CFX建立多层套管型燃料组件的数值模型,对多层套管型燃料组件辐照装置进行优化分析。将优化后的燃料组件辐照装置放入高通量工程试验堆(HFETR)进行带核试验,试验数据表明,燃料组件辐照考验装置优化后,其测量值能够代表燃料组件的真实辐照数据。

磨料射流切割多层套管技术的适用性分析

随着海上采油平台开采时间的增加和油气资源的枯竭,越来越多的平台弃置摆在了油田开发者面前,在泥面以下切割多层废弃套管作为平台弃置的第一步,切割能力强、效率高、环保无污染等目前仍无成熟做法。本次利用8口井的磨料射流切割效果,对比传统的水力割刀切割,对磨料射流切割成败原因进行了深入分析,提出了磨料射流切割多层套管的使用条件及适用范围。研究结果能指导海上弃置平台多层套管的切割作业。

三层带水泥偏心套管一次切割及回收工艺技术应用

三层带水泥偏心套管一次切割及回收工艺技术打破了传统的切割、套铣、打捞单层套管作业思路,大大节省作业工期,并有效降低了套铣作业风险。结合南海WZ11-4D平台所有生产井水力切割套管成功的现场经验,讨论和总结了在偏心带水泥的情况下的套管一次切割及回收工艺的应用实践,并就如何判断是否成功切割套管的方法和现象进行了阐述。

多重叠套管射孔性能试验与现场应用

应用套管完井的油气井,根据不同的目的封堵不同的层位。有些异常高压地层需要通过多层套管固井封堵;有些超深井需要保证井口安全,套管直接回接到井口,存在潜能的油气井层位被多层复合套管封堵。为了挖潜,或是利用油气井层位注水,或是重新认识部分层位,都需要进行多层复合套管射孔。分析了油气井的多层复合套管状况及存在的技术难题,研究多层套管的射孔工艺,进行了多层套管射孔地面打靶功能性试验,现场实施多层复合套管射孔应用试验,验证多层套管射孔的作业效果。

电镀金刚石刀具在煤矿井下套管切割中的应用

煤矿井下过煤层段的注浆套管对后期采煤有一定影响,采煤过程中会出现采煤机刀头撞击套管情况,对此提出了套管分段切割的施工工艺,研制了一种高效率定点切割注浆套管的切割钻具,设计了以金刚石颗粒为切削材料的切割套管刀头,采用电镀工艺进行加工,试制了两套切割钻具进行现场试验,结果表明,切割钻具结构设计合理,电镀工艺加工的金刚石刀头能够高效率的切割多层套管,具有推广价值。

套管液压举升工具的研制及应用

针对传统井筒准备工作存在的不足,研制了套管液压举升工具,并设计了套管回收工艺。通过理论分析,计算了工具的举升能力,校核了液压增力缸、锚定机构和活塞拉杆等部件在工作状态下的强度,研究了锚定机构对套管内壁的应力影响,并对工具不同的应用场景进行了理论及工艺研究,同时在渤海油田对工具进行了现场应用。研究及现场应用结果表明:套管液压举升工具具备3000 kN以上的举升能力,工具各部件可承受举升作业产生的应力载荷,且不会对套管内壁造成损伤;工具可适用于内层套管回收、隔水导管及多层套管回收等多种应用场景,当回收内层套管时,工具可回收2.7~13.0 m长度的胶结套管(以常用的?244.48 mm套管为例),当回收泥线以下多层套管时,可回收20.0 m以上的不同形式的导管/套管组合;割刀+套管捞矛+套管液压举升工具的组合钻具可节省2趟起下钻,较常规套铣回收工艺工期节省约71.3%。所得结论可为该工具的海上大规模应用提供技术支撑。

泥线下大尺寸套管磨料射流一次性切割试验研究

随着海上油田的持续开发,大批的生产油气井逐渐进入弃置阶段。由于海上安全环保要求严格,可选工艺少、技术难度大、弃置费用较高。通过对海上目前水下井口多层套管一次性切割磨料射流技术进行分析,认为高压磨料水射流技术具有推广价值。以现场施工可控因素为主要研究内容,通过室内模拟、试验对高压磨料射流的喷嘴、泵注排量、磨料、喷射工具等参数进行优化。根据海上目标井情况制作850+339.7mm偏心为150mm套管靶件,以优化后的参数进行海试模拟试验。试验成功切开靶件,证明高压磨料射流在切割大尺寸套管一次性切割的可行性。此试验和研究可为海上油气井弃置采取高压磨料水射流切割提供借鉴。

FDM型3D打印喷头的传热结构分析与设计

熔融沉积型3D打印喷头传热结构温度场对塑料熔丝的流变状态具有较大的影响。对其隔热段塑料熔丝温变特性及其造成的运维问题,进行了机头热流分析计算、熔丝实例收集与分析。提出并设计了基于阻热和热流改向的T型组件、多层套管送料等结构,与隔热段熔丝温度急变特性相匹配。在大幅面打印机实验中,热感成像仪温度场显示,T型组件热阱平面上侧温度不高于60℃,散热段铁氟龙内外管温度均不高于50℃,低于其玻璃态转化温度,实测冷开机打印、长时持续打印效果良好。阻热和热流改向结构根本性地改变了打印喷头传热温度场,在化工填料用大幅面3D打印机应用中具有重要意义。

HFETR燃料元件稳态三维流场和温度场数值模拟程序的研制和应用

采用有限容积法对高通量工程试验堆(HFETR)使用的带肋多层套管燃料元件稳态流场及温度场进行了数值模拟,开发了Cash.f程序。该程序采用三维抛物型步进法,紊流模型采用混合长度理论,流体与固体壁面间的耦合关系采用整场求解的方法,且考虑流体物性是其温度的函数。开发的Cash.f程序计算结果与试验结果吻合良好,并用于HFETR堆芯装载方案设计计算。

煤矿井下割管钻具结构设计及加工工艺

针对煤矿井下钻孔内注浆套管残留影响到后续煤层开采的问题,提出对注浆套管进行多段切割,分段起拔的施工工艺;研制了一种高效率长寿命定点切割孔内多层套管的割管钻具,对割管刀头进行结构设计和加工工艺研究,理论计算钻具实现定点多段切割套管的冲洗液泵压控制参数。试制了2套的割管钻具进行现场试验,试验结果表明,割管钻具结构设计合理,实现冲洗液控制刀头开闭合操作和定点多段切割功能;电镀金刚石刀头结构设计和加工工艺合理,金刚石刀头能一次性高效率割透多层套管。

海上油气井采油树升高机理及其计算方法

中国南海某气田投产采气后发生了采油树升高现象,影响了平台结构布局并引起生产管线弯曲变形,严重时还可能会出现生产管线断裂,采油树升高机理及其计算方法研究成为保障海上采气平台安全的重要内容。为此,通过建立采油树升高力学分析模型来确定采油树升高机理;建立多层套管耦合系统轴向刚度计算模型,综合考虑井筒温度场、压力场和压力端末效应等影响因素,提出了一种采油树升高计算方法,使计算模型更接近于工程实际。最后,以我国南海某气田为例,进行了采油树升高计算并与现场实测值进行对比分析。结果表明:投产采气后未固井段套管温度场和压力场变化是引起采油树升高的主要原因,采油树升高计算值与现场实测值吻合良好;随着水泥返高距泥线距离的增大采油树升高值增大,其中技术套管的水泥返高对采油树升高影响较为明显;随着产气量的增大采油树升高值增大,但增大的幅度逐渐减小。