水下井口生产热膨胀力分析与井口环空密封完整性评估

基于南海东部某海域的钻井资料,运用热力、结构力学理论,建立水下井口的热-结构力学轴对称有限元模型,运用ANSYS软件对海床以上井口的轴向热膨胀力进行计算。采用经典理论计算套管串由于热膨胀在井口产生的力,对环空密封总成的长期密封完整性进行评估。结果表明,在4285 m井深和正常温度压力条件下,由于流体热循环在套管挂处产生向上的力为2811 kN,而环空密封总成锁环工作能力为3247 kN,因此,环空密封总成锁环可抵抗热膨胀产生的向上的力。为确保油井生命周期的井口安全,提出在套管挂顶部下入锁紧补芯,以限制套管挂和密封总成在生产过程中由于热膨胀而向上移动。上述评估方法及措施为水下井口在生产过程中的密封完整性评估提供参考。

库车山前构造高温高压储层环空密封固井技术

塔里木油田库车山前构造白垩系储层埋藏深,温度压力高,地层复杂,裂缝发育,安全固井密度窗口窄,油气活跃,整体固井质量较差,固完井后环空易气窜,严重影响后期安全生产。文中在分析库车山前构造白垩系储层固井难点的基础上,针对性地提出了提高库车山前高温高压储层环空密封能力固井技术,从变排量注替设计、防漏堵漏水泥浆体系、环空辅助密封工具应用3个方面综合提高固井后的环空密封能力,并在KS地区某井进行了配套技术的现场应用。现场应用表明:提高库车山前构造高温高压储层环空密封能力的固井技术,能够有效解决该地区储层固井易漏失、固井质量差、环空气窜等固井难题,为类似复杂易漏深井储层尾管固井提供了宝贵的经验。

海油开采用耐高压环空密封件的研制

采用HNBR和Inconel 625高镍基合金复合结构,生产了海油开采用耐高压环空密封件,研究了HNBR的性能及指标要求。结果表明,研制的海洋石油开采用耐高压环空密封件,可满足103.5MPa的测试压力,并能通过额定工作温度、压力下的PR2试验控制系统测试。

水下井口组合环空密封件的设计

在目前的深海油气开采过程中,水下井口的密封主要通过多层套管悬挂器与井口密封包组合的方式来实现,而井口密封包的关键在于密封件。但常规的橡胶密封件不能满足高压密封的要求,常规的金属密封件使用时难以快速形成预密封,不能满足中、低压密封的要求。文章设计了一种金属与非金属组合环空密封件,通过ANSYS软件对该密封件进行有限元分析,并进行压力/温度循环仿真试验,对其密封性能和强度进行验证。分析及试验结果表明,该型密封件设计满足水下井口环空密封需求。

水下油管悬挂装置非金属环空密封件设计研究

水下采油树油管悬挂装置安装于水下采油树本体中,是悬挂井下油管,并连接油管和水下采油树出油管线的重要通道。水下油管悬挂装置通过耐高压环空密封件来密封环形间隙空间,主要包括两种形式:金属密封形式及非金属密封形式。为了进一步提升和改善水下油管悬挂装置非金属环空密封件的性能,针对其结构及力学模型进行了深入的研究,总结出了非金属环空密封的优化方法,并通过有限元分析手段进行了验证。

浮顶罐双层密封圈环空燃爆危险性与惰化控制

阐述了20余座大型浮顶储罐检测现状,分析双层密封圈结构危险性,确定重点控制部位为一、二次密封间的环形空间。以氧含量变化和点火头变化判定是否引爆,实验测定了4种净化油蒸气的爆炸极限。利用三元组分图确定密封圈环空的惰化控制参数(净化油蒸气的爆炸下限、极限氧浓度、最小惰化氮浓度)及净化油蒸气惰化控制指标,为大型浮顶储罐燃爆风险控制提供理论依据。

环空动密封胶芯在带压作业中的应用

带压作业技术作为一种新的技术由钻井技术逐步向完井技术领域扩展,范围由钻井、修井和处理复杂扩展到完井,特别是目前已成为页岩气完井的主要手段,解决了页岩气投产的油气层保护难题。带压作业的关键技术点之一就是对管柱的环空动密封,通过材料配方优选及试验,结合优化结构设计,研制出了用于带压作业的环空动密封件,其使用寿命超过1 700 m,实现了带压作业环空动密封系统的国产化,性能达到国际先进水平,并在川渝地区展开现场应用,取得良好效果。

海洋水下井口装置密封技术研究

密封技术是水下井口装置的关键技术之一,密封性能的优劣直接影响并决定整个海洋石油开采系统的安全性和可靠性。介绍了国内海洋水下井口装置密封技术现状,尤其对美国VetcoGray公司的VX、VX-2、VGX、VGX-2、VT、VT-2等垫环密封和SG-LTR环空密封、DrilQuip公司的环空密封以及Aker公司的环空密封的结构技术参数和性能特点进行了重点分析研究。同时阐述了海洋水下井口装置密封的设计与制造关键技术。指出井口头密封的双密封面结构和球面密封面结构技术先进;环空密封的全金属密封、压入安装方式具有承压高、工作可靠、寿命长的优点。最后建议借鉴国外海洋水下井口装置密封的结构特点,加大科研力度,做好试验设施建设,以推进海洋水下井口装置国产化进程。

海洋水下井口密封技术分析

分析国内海洋井口装置密封技术的发展情况,探讨先进的密封结构技术性能、参数,阐述海洋水下井口装置密封制造技术和设计办法,推动井口装置逐步实现国产化发展和生产。

气井带压作业关键技术与展望

气井带压作业技术是目前国际上气田开发中一项重要的完井和修井技术,可避免常规压井作业造成的储层伤害,具有保护储层、降本增效等突出的技术优势。针对气井带压作业中环空动密封耐磨件使用寿命短、管柱内密封工具压力等级低、管柱飞出及压弯风险高的突出技术难题,通过开展环空动密封压力控制技术、管柱内密封压力控制技术、防管柱飞出技术及防压弯管柱技术四方面研究,研制了井口压力35MPa下使用寿命超1200m的动密封耐磨件及70MPa管柱内密封工具,建立了管柱受力中和点的计算公式及极限抗弯长度计算模型。研究成果成功突破了环空动密封、管柱内密封等技术瓶颈,形成了气井带压作业关键技术,在中国石油长宁—威远、长庆油田及中国石化涪陵等区块累计应用逾千井次,极大提高了气井带压作业技术能力及作业效率,增产效果明显。研究认为,形成的气井带压作业关键技术为常规气井修井、页岩气井大规模完井提供了有力的技术支撑。

一种新的井口带压作业装置设计

本文首先简要介绍了一种新的井口带压作业装置的结构设计及工艺原理,其次重点分析了主要配套工具设计及应用前景。

水下卧式采油树油管悬挂装置结构创新设计研究

水下油管悬挂装置安装于水下井口装置、油管头(井口装置转换总成)或水下卧式采油树内[1],用于悬挂油管、密封采油树生产环形空间,其主要结构包括:横跨水平生产出口的环空密封总成、锁紧机构、定向机构、井下穿越机构(包括液压与电气)、中心堵头型面、送入工具锁槽。本文针对水下卧式采油树油管悬挂装置的结构进行了深入的研究,对水下油管悬挂装置的环空密封结构、锁紧结构、定向结构及井下穿越结构进行了更为合理的创新,并且将这种结构设计的水下卧式采油树油管悬挂装置在实际工程中应用和验证。