应用于井下安全阀试验的高压气源控制系统设计

井下安全阀试验需要有能够稳定输出气体、人机交互性强以及自动化控制程度高的气源,针对这一问题,从研究气体流动特性入手。首先,对气源系统整体结构进行设计,包括关键部件的分析计算和选型;其次,基于S7-200 SMART PLC和LabVIEW软件进行控制程序编写和主控界面设计,实现数据存储和显示以及绘制气源系统各工作参数随时间变化的功能曲线;最后,搭建实验平台进行测试,实验结果验证了系统设计的合理性,得到输出过程中气体输出流量波动在2.8%、压力波动在5%、温度波动在6%左右,能够简单、高效、精确地控制气体输出,使设计的高压气源系统达到井下安全阀试验需求。

滑套式井下安全阀设计及动态特性分析

为防止井喷、保证油气井正常生产,设计了1种滑套式井下安全阀,对其结构、控制方式和工作原理进行了介绍;采用有限元的方法对井下安全阀由开启到关闭的动态过程进行模拟,在滑套阀不同倒角情况下,对滑套阀内部流场特性和所受压力的变化规律进行分析。分析结果表明,在滑套阀关闭过程中流体最大速度达到275 m/s,滑套阀所承受最大压力超过40 MPa;流体速度和滑套阀所受压力都随着滑套阀开度的减小而增大,随滑套阀倒角的增大而减小。此滑套式井下安全阀采用压力脉冲控制方式,液压管线只需要传递压力脉冲信号,杜绝了因管线泄漏而造成的井下安全阀失效。同时,驱动方式改为电机驱动,直接控制滑套式阀门的开合,反应迅速,提高了安全性和可靠性,具有较好的实用价值。

井下安全阀国内外研究现状与国产化思考

针对中国井下安全阀研究与发展不足的现状,首先,介绍了井下安全阀结构及分类方法,其次,分析了全球4大石油服务公司与国内企业的油管回收式产品,对比表明,国外不同井下安全阀公司的产品在结构和功能实现上各具特色,但很多核心技术却非常相似,能适用于不同的井深、温度及压力工况,而中国产品只能适合浅井低压环境。接着调研了国内外对井下安全阀一些研究最新情况,对比分析表明,国外研究主要集中在安全可靠性及功能多样化,而中国只能进行初步设计和室内外检测试验的现状。最后结合井下安全阀中国目前技术现状,提出了井下安全阀国产化的亟待解决关键技术以及解决方法与思路,对促进中国井下安全阀系统自主研发与生产具有重要意义。

海上耐高温井下安全控制管柱系统的研制

海上石油安全生产规定海上生产井必须下入井下安全控制管柱,然而现有井下安全控制管柱的耐温性能达不到注热井的要求。为此,在分析海上注热井对井下安全控制管柱要求的基础上,通过优选密封材料和密封方式,研制了由Y241型热采封隔器、耐高温井下安全阀、隔热型补偿器和井口穿越装置等关键工具组成的耐高温井下安全控制管柱。室内试验及现场试验均表明:Y241型热采封隔器、耐高温井下安全阀、隔热型补偿器和井口穿越装置在常温和350℃高温下的密封性能良好;Y241型热采封隔器的单流阀和耐高温井下安全阀开启、关闭操作灵活。这表明,耐高温井下安全控制管柱系统的结构设计合理,耐温性能、密封性能等能满足注热井的要求,可以提高注热井的安全性。

88.9mm油管携带式井下安全阀研制

为解决在海上油气田生产过程中井中流体发生非正常流动时所带来的安全问题,采用结构设计和试验验证相结合的方法,研制了一套油管携带式井下安全阀。通过多次地面功能测试,各项性能参数稳定可靠,满足现场作业要求。

自平衡井下安全阀动态平衡响应分析

针对现有自平衡井下安全阀的自平衡时间和中心管下移时间匹配与协调的问题,建立自平衡安全阀振动力学模型,确定其输出的响应函数,推导了自平衡式井下安全阀开阀时自平衡响应时间与平衡阀的几何尺寸及位置之间的函数关系。通过实例分析了FVL型井下安全阀开启时的自平衡响应时间,为自平衡井下安全阀分段加压提供了指导,有效地改善了井下安全阀工作可靠性,也为自平衡井下安全阀的结构优化设计提供了参考。

国内外井下安全阀的技术现状及发展趋势

介绍了井下安全阀的工作原理,对国内外的研究现状及成果进行分析,总结出井下安全阀今后的发展趋势,必须是发展性能可靠、结构简单、智能化的井下安全阀系统,并提出了几点建议。

大港油田滩海地区电泵井井下安全控制系统研制

大港油田滩海油田目前主要采用φ244.5 mm(95/8英寸)套管完井,部分断块具有高压、高气油比的特征,常规井下安全生产配套工具已经不能满足生产需要。从大港油田滩海油田勘探开发的实际情况出发,研制开发了φ244.5 mm(95/8英寸)套管电泵井井下安全控制系统,能够满足该地区试油试采及安全环保的要求。

页岩气井井下安全阀完整性研究

提高页岩气的产量是实现天然气上产的基础,但页岩气开发过程中存在的井筒完整性问题严重影响了页岩气的经济生产,甚至威胁到人员安全和环境保护。而井下安全阀作为井筒屏障系统的重要组成部分之一,在地层流体出现异常时,可以迅速关闭生产通道,从而避免井喷等严重事故的发生。因此,井下安全阀功能的正常运行对实现页岩气井安全生产有着重大意义。为此,通过故障树分析法确定了页岩气井井下安全阀的失效形式和风险因素,建立了基于贝叶斯网络模型的页岩气井井下安全阀失效概率计算方法,并结合Sintef统计数据,确定了风险因素的权重,得到了井下安全阀的风险等级,制定相应管理措施。研究结果表明:该方法可为页岩气井井下安全阀的风险评价和管理提供理论支撑及决策依据,有助于预防及控制井下安全阀的失效。

海上同心管射流泵注采一体化技术研究

海上热采技术已在渤海油田稠油区块取得了良好的开发效果,但是仍主要采用注采两趟管柱,由此导致作业时间长、修井作业成本高、修井过程中洗压井对油层造成冷伤害等问题。结合海上热采技术特点与平台要求,通过研发同心管射流泵、注采一体化采油树、井下安全装置,构建了海上同心管射流泵注采一体化技术。室内和现场试验结果表明,注采一体化技术管柱耐温350℃、耐压21 MPa,可实现注热一体化作业不拆井口、不解封封隔器,缩短了作业周期,降低了作业费用,具有较好的推广应用价值。

基于马尔可夫的地面控制井下安全阀可靠性评估

为保障地面控制井下安全阀系统的安全运行,防止系统发生故障,建立了井下安全阀可修复系统的马尔可夫模型;针对系统设备构成复杂及共因故障等问题,基于β因子模型描述共因失效,同时将模型划分为3个独立模块,通过克罗内克积方法合并,评估系统可靠性;参照OREDA可靠性数据,定量求解井下安全阀系统可用度、可靠度以及稳态指标,研究模型中状态转移概率对系统稳态可用度的影响。研究结果表明:井下安全阀系统的可用度随时间增长而迅速到达稳态值;系统检修周期应小于2. 5 a;根据可靠性分析结果,运营方应考虑系统经济与可靠性间的博弈关系,合理优化系统冗余结构与维修周期管理,防止井下安全阀系统失效。

抗硫高温高压井下安全阀故障及处置实践

在井下安全阀的使用过程中,不可避免地会出现一些功能故障,文章开展大量现场实践与分析研究,初步明确了井下安全阀常见故障的表现形式、主要原因及对应处置措施。结果表明,井下安全阀下深一般在80~120 m,在关井或产量较低时,由于此处温度较低,加之高压含硫等因素影响,存在井筒天然气水合物堵塞造成井下安全阀无法动作的风险,应采取适当的水合物预防措施;井下安全阀故障主要发生在地面控制部分,可通过修复或更换故障部件恢复井下安全阀功能;针对常规手段无法有效处置的井下控制系统及安全阀的故障,可采用常开工具打开井下安全阀,通过ST3井实践证实,该方法为高温高压含硫井中井下安全故障处理提供了有效对策。

海上耐高温深水式井下安全阀的设计与试验

海上油田注采一体化工艺要求井下安全阀耐温350℃、下深不低于1 330 m,然而现有的井下安全阀无法达到该指标要求。为此,研制了海上耐高温深水式井下安全阀,并开展了样机加工和室内试验,同时就其关键部件--压缩弹簧进行了有限元应力分析。研究结果表明:海上耐高温深水式井下安全阀的结构简单可靠,泄漏点数量少,采用全金属结构密封,能在常温至350℃高温下正常工作,其最大下入深度达1 330 m,阀板与整体耐压达35 MPa。所得结论可为耐高温深水式井下安全阀的现场应用提供参考。

井下安全阀的技术分析

文章介绍了井下安全阀的分类、工作原理和发展情况 ,分析了贝壳石油工具公司T 5型井下安全阀在活塞、永久锁开、连通转换方式、阀板密封、金属密封等方面在设计上的独到之处。

基于双阀板式的新型井下安全阀设计

目前,国内井下安全阀的研制还处于初级阶段,存在结构复杂、密封性差、可靠性低等问题。文章在分析研究国产单阀板井下安全阀所存在的问题基础之上,充分借鉴现有井下安全阀先进设计经验,提出了一种新型双阀板式井下安全阀。该安全阀采用双阀板式结构,省去了传统井下安全阀复杂的永久锁定机构,简化了安全阀的结构,提高了其工作效率。最后对安全阀的阀板结构进行改进设计,运用有限元分析软件ABAQUS对在冲击载荷作用下的阀板进行仿真分析。结果表明,这种结构可以满足生产任务要求。

井下安全阀力学性能分析

井下安全阀对安全性和可靠性要求较高。以渤海油田常用油管携带式井下安全阀为分析对象,对其工作压力、地面控制压力、全开启和全关闭压力、最大下入深度和自平衡能力等关键力学性能进行分析。井下安全阀的工作压力值与地面液控压力值相等,其选取依据为井口压力;全开启和全关闭液控压力值可通过压力曲线法得到;最大下入深度取决于弹簧安装时的预紧力;自平衡能力与活塞面积和自平衡孔面积的比值有关,比值越大,自平衡能力越强。

井下安全阀气体综合试验空气增压系统的设计

根据井下安全阀工作原理,认真分析研究井下安全阀气体综合试验系统对高压气体的要求,设计了空气增压系统,以提供井下安全阀气体综合试验所需的高压气体。该系统是基于PLC的空气增压系统,文中主要介绍了空气增压系统的结构、工作原理,以及控制部分的主要组成。

高含硫气井井下安全阀失效的对策及现场实践

井下安全阀是一种用于防止井喷、保证生产安全的井下工具。一般位于井口以下60~200 m的位置,通过地面的液压控制来实现井下安全阀的开启与关闭。它能够在地面生产设施出现异常情况时实现自动关闭,以防止不受控制的地层流体流到地面,作为灾难性事件发生的最后一道屏障,它能最大程度地保护人员、环境及设备安全。某天然气项目的高含硫生产气井中均安装有井下安全阀,其中的A井在进行开启井下安全阀作业时遇到无法打开的情况,通过实施细化的3套方案,最终成功打开了井下安全阀。

高压井下安全阀的研制及性能评价

目前国内的高压油气井依赖进口安全阀。为了实现高压井下安全阀的国产化,研制了适用于高压环境的井下安全阀。该安全阀采用拟合曲面阀瓣密封结构,非弹性活塞密封,以及双级偏梯形同步气密螺纹连接。经地面进行功能性试验证明,该安全阀能够满足高压工况下的使用要求,有望实现高压井下安全阀的国产化。

速度管柱工艺在海上气井应用的研究

东海多以边底水气藏为主,而气井出水一直是制约气井产能及寿命的一个难题,产水气井开采中后期,由于产层压力下降、水量增加,往往出现积液不能及时排出而使产量降低甚至停止自喷生产的情况。本文介绍了速度管柱排液采气的工艺研究以及现场应用情况,并从工艺和工程上进行分析和总结。