稀土综合微合金化对F22钢微观组织和力学性能的影响

在F22钢的成分基础上添加微量V、B及稀土等元素进行微合金化,形成了一种新型的超高压防喷器用F22M低合金钢。采用热膨胀仪、光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、拉伸试验机和冲击试验机等研究了相同热处理条件下两种低碳合金钢(F22钢、F22M钢)力学性能和微观组织的变化规律。结果表明:经过930℃淬火处理,F22钢的组织为板条状贝氏体和少量粒状贝氏体,F22M钢的组织为板条状贝氏体、粒状贝氏体和少量淬火马氏体。随回火温度的升高,贝氏体铁素体板条发生回复,短棒状和长条状碳化物逐渐球化,F22和F22M钢的强度均下降,但后者的强度始终高于前者,F22M钢的冲击吸收能量呈上升的趋势。670℃回火后,F22M钢的屈服强度和抗拉强度分别为654和772 MPa,较F22钢分别提高了6.5%和6.9%,冲击吸收能量急剧上升,达到了310 J,硬度为231 HB,表明通过稀土综合微合金化的调控,F22M钢的强度、塑韧性及硬度可达到最佳匹配。

电缆防喷器填料密封性能评价及其影响因素分析

在开采高蜡高沥青质原油的自喷井时,常用电缆来加热析出物以解决井筒堵塞问题,但对能够配套电缆使用的井口高压防喷装置的密封性能研究不足。提出一种适用于加热电缆防喷器的填料密封结构,建立填料环在压缩变形阶段和流体渗透阶段的理论模型和有限元模型,并提出采用密封性能系数来评价不同影响因素下的填料密封性能。研究结果表明:填料环受压缩变形后,应力集中于最上端的主、副密封面上,流体压力渗透后,副密封面密封性能优于主密封面;增大压阀预紧应力,减小流体压力,减小电缆与填料间摩擦因数,可提高填料环主、副密封面的密封性能系数,从而改善填料密封性能;随着过盈量的增加,主、副密封面上的有效接触应力有所增加,但有效接触长度呈现先增大后减小的趋势,当过盈量大于0.06 mm时,密封性能系数降低,填料密封性反而变差。

BOP shear force evaluation under complex scenarios

As the“throat”of the drilling well control system,ram blowout preventers(BOPs)can effectively prevent blowout accidents.However,the ram shear mechanism under complex working conditions is unclear,and it is difficult to evaluate the ram BOP shear force,leading to frequent shear failure accidents in oilfields.Aiming at the above problems,this paper takes the double-V ram BOP as the research object,and integrates the methods of theoretical analysis,simulation modeling,and test verification to analyze the shear force in the pipe shear process under both static and moving conditions.A ram BOP shear force evaluation method is proposed based on equivalent stress.Finally,by comparing with calculation data and experimental data,the error between them is less than 5%,demonstrating the applicability and effectiveness of the proposed method.The research results can provide a theoretical basis for oilfield operations of ram BOPs.

海洋水下井口控压钻井系统装备配置方案探讨

控制压力钻井技术是解决窄密度窗口地层钻井井控问题的有效技术保障,在全球陆地、浅海和深水都得到了成功运用。深水是我国油气勘探开发的重要接替区,我国南海油气资源丰富,但是面临高温高压、窄密度作业窗口等难点,井筒压力控制难度较大,给安全高效作业带来了较大困扰。在当前深水控压钻井设备、工艺几乎被国外垄断和深水钻井作业量加大、钻井风险等级升高的背景下,拥有我国自主的深水控压技术及装备是必然的选择。由于水上、水下井口控压钻井技术和装备体系存在较大差异,现有水上井口控压钻井技术无法直接移植到深水。因此,基于我国深水钻井作业现状,提出海洋水下井口控压钻井关键装备自主化配套建设探讨方案。将环空背压的控压钻井系统作为自主化建设的主线,对水上井口的控压系统进行工艺适应性移植,通过综合比较分析,推荐水下井口控压钻井系统ATR配置方案。

防喷器自动化试压系统设计与应用

阐述了防喷器自动化试压系统的设计原理与现场应用 ,该系统由安全防护、摄像监视与数据采集 3部分组成 ,利用固定式和行走式防护墙实现了安全隔离高压区 ,应用可移动式摄像监视机构实现了计算机全方位监控试压过程 ,压力检测系统与计算机相联接实现了实时采集试压全过程技术数据 ,并可通过打印机输出完整的试压资料 ;该系统的额定工作压力为 10 5MPa ,高压区为高度 3.5m、水平面直径4 .5m的圆柱空间。防喷器自动化试压系统设计完成后 ,经过全面调试 ,测试各类防喷器 10 6台 ,系统运转良好 ,各项技术指标都达到了设计要求。

基于AMESim的带压作业防喷器关闭性能仿真

针对带压作业防喷器关闭时易发生井涌、管柱失稳和闸板胶芯磨损等问题,基于AMESim软件分析了防喷器闸板关闭过程中的位移和速度特性,揭示了防喷器操作压力和井筒压力2个因素对于闸板动作响应的影响规律;利用Abaqus软件分析了防喷器关闭时闸板胶芯与管柱的接触应力及其分布;结合防喷器闸板关闭过程中的位移、速度特性,得到了不同井筒压力时防喷器闸板操作压力的推荐值。研究结果表明:根据不同的井筒压力精确控制防喷器闸板的操作压力,既能迅速关闭闸板有效密封井筒,又能防止防喷器闸板关闭后胶芯与管柱间的接触力过大,从而减小胶芯的磨损和起下管柱阻力。以此方法确定的防喷器闸板操作压力推荐值,可为PLC引入带压作业装置控制系统,实现防喷器操作的精确控制提供依据。

GZF高压注水井口测试防喷器的研究与应用

针对高压 (2 5MPa以上 )分层注水井进行井下分层流量测试时 ,上顶力大 ,仪器下井困难 ,井口喷漏严重 ,测试工人劳动强度大等问题 ,研制了GZF高压注水测试井口防喷器。这种防喷器采用节流降压原理进行设计 ,主要由自动输送钢丝装置、节流降压密封装置和防喷管总成 3部分组成 ,是一种用于高压注水井下测试和投捞调配的井口辅助工具 ,具有井口防喷和输送钢丝两大功能。现场试验证明 ,该防喷器结构紧凑、安装使用方便、密封可靠 ,使用井口压力可达 35MPa,自动化程度高 ,可保证仪器顺利下井 ,同时还将高空人力手送钢丝改为远距离自动输送 ,操作灵活、简单安全。特别适用于低渗高压分层注水井的井下测试和投捞。

带压作业闸板防喷器关键部件的有限元分析

带压作业闸板防喷器的关键部件是密封胶心和壳体,分别采用尼龙与帘线-丁氰橡胶复合材料和合金钢锻件制造。以SolidWorks及Cosmos有限元软件为平台建立了数值模型,对胶心和壳体进行了受力数值模拟计算。计算结果表明,在20MPa的压力作用下,胶心接触压力最大值位于尼龙下端棱角位置,达9.7MPa,橡胶翼板无明显应力集中现象,胶心结构强度满足要求;壳体在系统压力为35MPa时,其内壁最大应力为222MPa,安全系数为2.8,满足设计要求。有限元数值模拟为带压作业闸板防喷器的设计提供了参考依据。

DQX-Ⅱ型低压旋转防喷器的研制与应用

为了进一步促进欠平衡钻井技术的发展,推进旋转防喷器产品系列化,开展了DQX-Ⅱ型低压旋转防喷器的研制。该防喷器采用双胶心结构,上胶心起扶正、减震作用,下胶心起密封作用,弥补了目前欠平衡钻井导流头使用单胶心的不足;此外,上、下胶心全体安装在壳体内部,进一步增强了扶正效果。还采用了滴油润滑设计,能够有效提高胶心的密封效果,延长胶心的使用寿命。室内模拟试验与现场试验表明,该防喷器在使用过程中运转正常,性能可靠,可操作性强,效果良好,达到了设计要求,能满足低压欠平衡钻井的需要。

过油管防喷器胶芯的密封特性

新型过油管防喷器的密封特性和寿命取决于胶芯,而胶芯的寿命主要受胶芯接触应力和温度效应的影响.以SolidWorks软件为平台,建立了过油管防喷器的有限元模型,计算了密封胶芯在封井条件下带压起下油管时的胶芯接触压力,得到了胶芯密封面的接触压力分布呈“驼峰”状,即接触压力在圆柱接触面的两端较低,中间区域较大.结果表明:在接触压力作用下,胶芯呈现非线性特征,并且其密封性能随着控制压力的增大而增大,在一定程度达到极限;若继续增大,将影响胶芯的密封性能,在控制压力为17.1MPa时,胶芯密封效果最好.

调整井钻井过程中的出水问题与处理

为了解决断块油田开发中、后期由于地质情况复杂、注采不平衡引起的新井钻井井涌、漏失问题，在选定的平衡井下液柱压力、相邻注水井停注泄压的适当压井工艺条件下，对老区调整井钻井过程中的出水外溢、井漏等复杂问题进行了调查分析，并结合实例加以佐证，探讨了油田注水开发中由于各种干扰引起的压力异常，对处理技术措施和效果进行了评价。压力异常是调整井钻井井源、井漏的主要原因。

国外边喷边钻技术发展

为了保护油气层 ,降低地层损害 ,提高油气产量等 ,发展了欠平衡钻井技术。国外早期的欠平衡钻井技术 ,主要对低压地层采用空气和充气钻井液作为循环介质。随着欠平衡技术及井控设备技术的发展 ,在 90年代初 ,国外又发展了采用液体钻井液对高压地层进行边喷边钻的欠平衡钻井技术 ,该技术已应用于定向井和水平井 ,并且已成熟地在世界各地推广应用。国内在 60年代就开始了边喷边钻技术实践 ,但因诸多原因制约了该技术的发展。目前 ,该项技术已成为国内重点研究发展项目。文中重点讨论了建立边喷边钻欠平衡状态下必须考虑的关键技术 :选择边喷边钻钻井液、选择地面设备和井下工具、施工的操作步聚和受限制使用的范围。在分析实例的情况下 ,对国内边喷边钻技术提出了 3点建议。

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。

欠平衡钻井技术综述

对欠平衡钻井的概念、优缺点、适用的地层、需要的设备、应考虑的因素、应用现状与前景等进行了综合论述，并对在我国开展欠平衡钻井工作提出了几方面的建议。

便携式井口防喷器试压装置研制与应用

针对油田修井用井口防喷器日常密封性试压检查不能在修井作业场实现的难题,研制了便携式井口防喷器试压装置。该试压装置能在修井作业现场对防喷器试验检查,及时发现存在的故障及安全隐患,提高井口防喷器使用的可靠性和安全性。现场应用表明:该试压装置设计合理,技术先进,使用方便,运行安全可靠,可满足井口防喷器的日常性密封试压检查的需要,能减少修井作业安全事故的发生。

高压旋转防喷导流系统研制

针对进口的欠平衡钻井用井口压力控制设备 ,特别是承受高压的井口压力控制设备 ,价格非常昂贵 ,使用成本很高的情况 ,利用可靠性设计法研制了一种具有自主知识产权的高压旋转防喷导流系统。系统由旋转防喷导流装置、冷却 /润滑动力装置和远程控制监测装置等 3部分组成 ,其核心部件———高压旋转密封总成 ,其内外壳体间通过轴承组及动密封组实现承载、旋转、密封功能。经室内试验和现场使用情况证明 ,该系统额定静密封压力达到 35MPa ,动密封压力达到 17 5MPa ,其动密封性能已超过进口产品 ,完全能满足现代欠平衡钻井工艺的需要。

井下防喷器坐封后多相流瞬态流动规律研究

钻井钻遇高压、高产气层后,井漏、气侵及溢流等复杂情况多发。目前,井口防喷器的研究已日趋成熟,但对井下防喷器坐封后多相流瞬态流动规律的研究较少。为此,针对井下防喷器坐封后下部井筒复杂流动特性,建立了一套防喷器坐封后下部地层-井筒耦合瞬态流动数学模型及其数值求解方法,对井下防喷器坐封后压力分布及影响因素进行了分析。实例模拟计算表明,防喷器期坐封期间,采用不同下深防喷器的井筒压力演变规律基本一致;不同地层渗透率下井底压力都先呈增加趋势,渗透率越大,井底压力升至地层压力的所需时间越短;随着气侵量不断增加,不同初始井底压力最终都稳定在地层压力附近。

FZ54-70型单闸板防喷器低高温试验装置研制

防喷器等井控装备在低温或高温环境下,极易造成装备中的金属及非金属密封件失效或产生物理变形等。为模拟现场使用过程中井控装备在恶劣极端的环境温度变化,分析其性能的优劣,研制了FZ54-70型单闸板防喷器低高温试验装置,并应用该装置进行了模拟试验。试验过程及结果符合API 16A规范的要求。试验结果表明:该防喷器试验装置安装便捷,性能可靠,并可在其他型号的防喷器试验中推广应用。

闸板防喷器承压件在线监测装置的研制

鉴于目前国内还没有对防喷器运行状态进行在线监测的仪器或装置,为确保防喷器运行状态安全,研制了闸板防喷器承压件在线监测装置。该装置是通过安装在闸板防喷器腔体内部及壳体上的传感器,监测其内部工作压力、油路开关压力、内部温度和关键部位形变参数,实现了对闸板防喷器在出厂前、井控车间和钻井现场全过程监管。还能对各种超规范工作环境及超安全极限进行报警,提高了现场闸板防喷器运行的可靠性。试验及应用结果表明,该装置能满足井控车间各种试验的数据监测及意外着火情况下数据保存的要求,提高了防喷器安全管理水平。

气井带压作业风险因素分析及对策

气井带压作业技术是近几年发展比较快的应用技术,是利用特殊设备控制井筒压力,在井筒带压情况下实现完井、修井目的的特殊作业方式。对带压修井作业可能出现的风险进行了归纳总结,有油管内堵塞器失效、油管腐蚀、强度降低、夹坏、油管坠落、油管飞出等风险。通过分析原因,制定出相应的风险削减措施,有效防止带压作业工程事件或者事故。