2FZ35-70型无侧门螺栓双闸板防喷器壳体有限元分析

针对无侧门螺栓双闸板防喷器壳体在静水压条件和额定工作条件下的应力,文中运用ANSYS Workbench分析软件对该其进行了有限元分析,给出了单元应力数值及云图,因有高应力区域的存在,为此按照ASME标准进行分析讨论和验证校核,表明该设计是安全可靠的。

关于石油安全问题的现状分析与对策

石油工程发生在一个复杂的环境中,生产过程存在较多的动态影响因素。为增强石油开发的安全系数,我们需要进行深入探究,了解石油钻井的特性。石油的安全生产因素对石油钻井人员的生命安全有着十分重要的作用,因此文章作者针对石油工程施工特点进行分析,探讨石油施工过程中存在的安全问题及影响因素,并且采取相应的管理措施,防止在石油工程中出现安全事故。

FZ28-105闸板防喷器承压件在装配体下的应力计算

闸板防喷器关键承压件三维模型有限元分析目前存在一定的局限性。为此,利用Cosmosworks有限元分析软件开展了FZ28-105闸板防喷器的壳体及侧门等关键承压件的力学分析。在装配体下先定义防喷器计算的约束边界、载荷及其有限元网格等条件,把装配体中的壳体与侧门在载荷的冲击下作为整体分析,然后分别在额定工作压力(157.5MPa)和静水压力(105MPa)试验条件下进行应力分析计算。结果表明:最大应力都发生在壳体垂直通孔与长圆形通孔相贯的上壁,为减少其应力的过度集中,在设计中应将该处作倒角处理;静水压试验压力载荷状态的上壁应力值达到591.2 MPa,额定工作压力状态的上壁最大等效应力值为391.2MPa,均小于屈服极限值785MPa,壳体处于弹性状态,壳体、侧门设计强度符合API规范,说明该设计是安全的。该成果为成功试制FZ28-105闸板防喷器提供了关键的支持数据。

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。

F18-21整体式防喷器组的研制

随着钻井、修井工艺对防喷器组总体高度、体积大小的要求越来越苛刻,为了更好地满足特殊钻井的需求,研制了F18-21整体式防喷器组。通过有限元分析,一次铸钢成型的防喷器壳体满足《井口装置和采油树设备规范》;通过各项性能试验,其壳体强度、液控油缸强度、环形胶芯密封性能、闸板胶芯密封性能、主通径都可以满足现场应用的需要。现场装配结果表明,该整体式防喷器组较常规防喷器组总体高度降低500 mm、总重量减轻600 kg、密封泄漏点减少2处,具有结构紧凑、性能可靠、省时省力的特点。

新型芯轴悬挂器研制与应用

在下放套管的过程中,一旦现场发生井壁坍塌等情况,而此时芯轴悬挂器又没有坐挂到位,就需要将芯轴悬挂器立即更换为卡瓦悬挂器,同时配套的上部套管头或油管头也同样需要更换,这导致钻井周期因等待时间而延长。因此,研制的新型芯轴悬挂器,它具有结构简单、密封可靠、更换方便等特点,尤其是在需要将芯轴悬挂器更换为卡瓦悬挂器时,减少了安全风险,缩短了钻井周期,降低了钻井成本,而且对完井效率的提高具有推动作用。

钻井完井一体式油套管头在碳酸盐岩井中的应用

塔里木盆地碳酸盐岩储层具有压力敏感、安全密度窗口窄、易喷易漏、井控风险大等特点。通过介绍新型钻完井一体式油套管头井口装置的结构及工作原理,简述了其特点及使用程序。以塔中某井为例,讲述了其具体应用效果,认为新型钻完井一体式油套管头有效解决了碳酸盐岩区块易喷、易漏等储层在传统钻完井作业过程中带来的问题,促进了钻完井一体化技术的发展。

钻完井一体式油套管头的研制与试验

针对传统的油、套管头和采油树换装过程,不仅费时费力而且存在安全隐患的问题,研制了钻完井一体式油套管头。设计时将套管头和油管头合为一体,有3个台阶和倒卡瓦,在作业过程中,不需更换井口装置和改变地面设施就可以完成钻井、试油、完井等作业,减少了井口、防喷器组和节流压井管汇重新安装、试压以及起下钻具或油管柱的工序。该油套管头采用API Spec 6A法兰连接,具有体积小、操作方便、密封性能好、悬挂能力强等特点。塔中351井和岳101-95-X1井的现场试验结果表明,应用该油套管头可缩短钻井周期6 d以上,每口井节约钻井费用120万元以上,井控安全风险降低60%以上。

PFF65-140型硬密封圆弧平板闸阀结构改进

PFF65-140型平板闸阀在140MPa超高压力作用下,阀板和阀座表面的硬质合金层经常发生爆裂失效。通过受力分析,原密封结构的比压大于标准值,阀板存在应力集中区,阀座基体的变形大,这些因素是导致其硬质合金层失效的原因。改进了阀板和阀座的结构,使其受力合理;并控制阀座、阀体阀座孔的装配间隙小于0.2mm。经过改进后,该阀的加工工艺简单、制造成本低、强度高、密封可靠,能够满足140MPa井口装置的使用要求。

高温超高压试验井的井筒结构设计

介绍了一种模拟井下工具工作环境的井筒结构,其最高试验温度为350℃、最大试验压力为150 MPa。校核了筒体的抗内压强度。采用楔形环和压紧盖及氟橡胶等组合密封形式。含有该井筒的试验井可以在高温高压条件下对油田用封隔类、打捞类、控制类等井下工具进行性能和可靠性测试。

剪切闸板堆焊Inconel 625合金与抗硫性能试验

为保障钻探高温高压、高含硫油气井的安全,剪切闸板需要承担在特殊情况下剪断井内钻具、密封井压和抗硫化氢应力腐蚀与开裂的作用,提出以低合金高强钢40CrNiMoA为剪切闸板材料,经正火、调质、激光淬火-渗氮及表面堆焊Inconel 625镍基合金工艺。在规定的时间内,通过对闸板母材与堆焊层作抗硫试验和现场将闸刀块置于高含硫化氢的油气井中作抗硫试验、剪切φ127 mm(5")的高强钢钻杆试验和密封试验,均能满足API Spec 16A推荐标准的技术要求,具有很高的硬度、强度、韧性和抗硫性能。因此,高强钢40CrNiMoA表面堆焊Inconel 625镍基合金,在高含硫化氢的酸性矿井中工作是安全和可靠的。

70 MPa下高压管汇防沉砂平板闸阀设计

平板闸阀是井控装置中极为重要的设备,由于设计结构的原因,目前所使用的平板闸阀存泥现象严重,一旦闸阀不使用或者停放一段时间不流通,泥浆将在阀腔内沉积下来,使闸阀无法关闭,使用时用力过猛会导致扳手弯曲折断、阀杆弯曲。为解决以上问题,在传统Z23Y-700系列闸阀基础上,设计了新型防沉砂平板闸阀。该平板闸阀采用双阀座和清洗孔设计,使阀座安装和阀门清洗更加方便;添加新式闸板与挡泥板配合,阻止泥浆进入阀腔。最后在70 MPa高压下对平板闸阀密封性能进行压力试验和静水压试验,并对阀体阀盖进行超声波探伤、材料化学分析,验证了所设计的平板闸阀结构合理、满足实际工况要求。

手液动一体式平板阀研制与应用

在钻井、完井作业工艺中,由于常规的手动平板阀输出力矩小、开关时间长;液动平板阀液压装置易出现故障,进而影响了下一步工序的正常进行,严重时甚至导致安全事故的发生。文中研制的手液动一体式平板阀集成了液动方式和手动方式的全部优点,具有结构简单、密封可靠、制造成本低、操作迅速等特点,尤其是能避免因液压控制系统出现问题时而无法关闭阀门的现象,提高了阀门的安全可靠性。现场使用情况表明,该阀能够满足采油(气)井口装置及井控系统的使用要求。

新型整体式磨鞋捞杯研制与应用

现有的钻、修井落物打捞技术,是先用磨鞋对井内落物进行磨铣,然后再用其它打捞方式将磨铣后的碎屑打捞上来,这样,就增加了起、下钻的次数,工具更换的次数以及操作程序的复杂化,非常不利于钻井效率的提高。针对这种现状,便研制了一种新型整体式磨鞋捞杯,突出优点是减少了钻、修井过程中的起、下钻次数,工具更换的次数以及简化了操作程序,既能对井下落物进行磨铣,又能进行打捞,保证了一体多功能的特性,为加快石油打捞工具的发展提供了有效的参考价值。

深孔钻镗床排屑装置改进设计

针对深孔钻镗床排屑斗设计不合理的现状,对其进行改进设计,增加平板过滤网,当切屑和切削油的混合物经深孔钻镗床过滤系统进入排屑箱体后,切屑被平板过滤网挡在平板过滤网上端,而切削油则经平板过滤网小孔流向平板过滤网下端,最后一起落入集污箱。现场使用表明,该装置很好地解决了噪声污染的问题,更具有保护环境、结构简单、节约成本、省力省时等特点。

爪块式球形胶芯环形防喷器的研制

目前国内各大油田市场所使用的环形防喷器普遍存在活塞易拉缸、胶芯封零效果差及恢复通径时间长等缺点。项目结合环形防喷器的现场使用工况,针对现有环形防喷器的缺点,设计开发出了爪块式球形胶芯环形防喷器。该新型结构环形防喷器综合了Shaffer和Hydril结构环形防喷器的优点,文章详细阐述了爪块式球形胶芯环形防喷器的结构和特点,以及研制过程中解决的关键技术。试验表明,该新型结构环形防喷器满足油气田井控要求,具有密封可靠、不易拉缸、使用寿命长及拆装方便等特点。

一体式油套管头井口装置

常规的套管头、油管头和采油(气)树换装过程不仅费时费力还存在安全隐患,为此研制了一体式油套管头井口装置。设计时将套管头和油管头集成为一体,在作业过程中不需要更换井口装置和地面设施就可完成钻井、试油、完井等作业,减少了井口、防喷器组和节流压井管汇重新安装、试压及起下钻具或油管柱的工序。该油套管头采用API Spec 6A法兰连接,具有体积小、操作方便、密封性能好、悬挂能力强等特点。塔中351H井和岳101-95-X1井的现场试验结果表明,应用该装置可缩短钻井周期6d左右,每口井节约钻井费用100万元以上,井控安全风险降低60%以上。

牙膏中氟离子质量分数测定的实验教学探索与实践

在强酸性条件下将牙膏中的氟元素转化为氟离子,进而通过离子色谱法获得牙膏中氟离子质量分数。实验测定了4种牙膏样品中氟离子质量分数,均符合国标要求。通过该实验学生不仅能掌握固相萃取样品前处理方法,还能更好地理解和掌握离子色谱仪的工作原理、操作方法及其定性、定量方法。本实验教学不仅提高了学生的学习兴趣,增强了学生的动手能力,而且还特别培养了学生对仪器的维护与保养意识。