稠油热采井在注入蒸汽过程中,对水泥环力学性能要求较高,准确评价水泥环密封性是保证热采井正常生产的关键。根据热采井生产特点,建立井筒组合体力学模型,提出一套水泥环密封安全系数评价方法。针对辽河稠油热采典型井进行水泥环密封完整性分析,开展隔热管导热系数、水泥环弹性模量、水泥石峰值强度和井口注汽压力对井筒应力的影响分析。分析结果表明:随隔热系数的减小,井筒温度降低,水泥环弹性模量降低,安全系数明显增加;对于辽河热采井,以15 MPa压力注入350℃蒸汽时,若隔热管完好,则水泥环弹性模量小于9 GPa,峰值强度大于30 MPa,能保证水泥环密封完整性。该方法能满足稠油热采井对固井水泥环力学性能的需求,可为注汽过程的密封完整性提供技术支持。

井下防喷器可直接从溢流源头坐封,可有效防止井喷的发生。为了研究井下防喷器的坐封过程及密封性能,利用ABAQUS软件建立了井下防喷器有限元模型,首先对实际工况下防喷器的坐封过程进行分析,然后在防喷器坐封过程模拟结果上开展密封性能分析。分析结果表明:胶筒在内外压差作用下与套管发生挤压作用,使得井下防喷器在坐封后最大Mises应力及最大接触压力都出现在胶筒与套管中间接触部位,其在坐封后井筒已完全密封;在其他工况不变的情况下,当下部流体压力为25 MPa时,受下部流体挤压作用,拐角处胶筒接触压力相比流体压力为0时明显增大,胶筒中间部位接触压力呈现“牛角状”,此时防喷器胶筒的密封性能良好;在下部流体压力为30 MPa时,井下防喷器内胶筒的金属骨架已经发生严重变形并全部发生位移,此时防喷器的胶筒被高压流体穿破,即防喷器的密...

深海水下闸阀和驱动器是水下采油树、出油管线、水下管汇系统等水下生产系统装备中不可或缺的设备,其密封的可靠性是影响使用性能和寿命的关键,同时也是该类阀门及驱动器国产化研究的重点。基于对国内外水下闸阀及驱动器的技术特点和应用情况的分析,结合该部件国产化研制的情况,围绕水下闸阀和驱动器密封性能研究这一关键技术问题,从密封结构设计、密封性能分析、密封可靠性验证方法研究、产品样机密封试验验证过程和问题处理等内容进行了全面的分析和研究。针对故障率较高的闸阀密封,创建了阀座密封分析模型,对比分析了不同工况下C形金属密封环的受力和变形趋势,得出了该类密封圈结构优化方案,通过PR2F性能试验验证了设计的可行性,指出影响产品密封性能的主要因素,解决了水下闸阀和驱动器国产化关键技术问题。研究结果可为提...

铝合金直连型套管接头具有压裂后钻磨效率高、下入性好等优点。当前国内外对铝合金材料套管接头研究较少,而压裂工况下对接头的密封性能又有较高的要求。针对上述问题,通过有限元模拟仿真与现场试验相结合的方法,分析铝合金直连接头的结构参数,接头过盈量以及载荷对密封性能的影响,从而得到最佳的接头螺纹过盈量和结构参数以及不同载荷对接头密封性能的影响。研究结果表明:密封面角度为16°,密封面长度为3.5 mm,扭矩台肩角度为逆向角-15°,密封面过盈量为0.4 mm,扭矩台肩面过盈量为0.06~0.08 mm时密封性能较好;在有轴向拉力作用时,密封性能会有明显下降,而轴向压力、内压和外压对密封性能影响可以不予考虑。所得结论可为铝合金直连型接头的设计和进一步改进提供指导。

为解决油田分层注水封隔器工艺成功率低的问题,研制了一种可钻封隔器。该封隔器内径为62 mm,零件采用非金属可钻复合材料;封隔器采用双活塞低压坐封,减小了坐封压差,增强了坐封可靠性;筛选耐高温高压胶筒,尽可能缩小胶筒厚度。通过对胶筒密封机构进行仿真分析,得出不同工作压力下胶筒与套管内壁的接触压力与胶筒压缩距。对仿真结果进行分析可知,密封机构满足设计要求且密封性能良好。室内试验和现场应用结果表明:可钻封隔器坐封顺利,解封可靠,整体密封性能良好。密封压差可达35 MPa,常温至120℃高温下承压25 MPa,能够满足高温、高压等复杂环境下的工作需求,工艺成功率100%,应用效果良好。此封隔器的研制成功为分层注水井的应用提供了技术支持,对油田实现降本增效起到了良好作用,具有广阔的推广应用前景。

接触式机械密封在运转中主要处于混合润滑状态,其端面间隙与表面粗糙度处于同一数量级。为探究混合润滑状态下接触式机械密封的摩擦磨损特性,分析端面温度和摩擦扭矩等性能参数受工况参数的影响规律,结合平均雷诺方程以及ZMC接触模型,求解混合润滑端面间的接触特性,建立混合润滑磨损模型,研究接触式机械密封在润滑条件下,摩擦特性参数随操作参数的变化规律,开展了相应的试验研究,并对理论分析结果进行验证。研究结果表明:随介质压力增加,微凸体接触力占比增加,通过改变端面间接触状态来改变摩擦状态;随转速增加,端面间接触状态不变,但转速加大了端面间磨损距离与温度,进而导致磨损加剧;在压力影响试验中,密封环温度和密封腔温度随压力变化成正比,且每次压力变化都使得密封环温度产生阶跃变化。所得结论对机械密封因过热和磨损导...

潜油柱塞泵无杆举升技术在应用过程中存在排量范围小、机组可靠性低以及潜油电缆易损坏等问题。为此,对潜油直线电机初级及次级结构进行了耐磨和防腐设计,对加工工艺和初级绕组进行了优化,同时研究应用柔性无感控制技术,以提高潜油柱塞泵机组系统效率,减弱机组运行过程中的振动。室内及现场试验结果表明:优化后的潜油柱塞泵机组不仅系统效率高、举升力大,而且检泵周期大幅延长,2口试验井的检泵周期均超过了1 000 d。随着潜油柱塞泵无杆举升技术的不断完善,其在低产和定向井的应用规模也将不断扩大,对低渗油田经济高效开发具有重要意义。

为实现海上油气井侧钻和弃置等作业中套管的经济、高效回收,突破平台修井设施拔桩载荷能力限制,研制了一种基于液压驱动的套管拔桩工具。通过理论分析与模拟试验对拔桩工具能力进行了研究,计算了工具的理论拔桩能力,建立了水泥胶结状态下可拔出套管长度与拔桩力、水泥胶结强度、待拔桩套管外径及套管自重等的关系模型,并开展了套管拔桩全尺寸模拟试验,验证了工具的拔桩能力。研究结果表明:在液压缸20 MPa额定工作压力下,工具可产生3025.5 kN的拔桩力;以常用的ø244.5 mm胶结套管为例,额定工作压力下的理论可拔出长度为2.772 m;室内全尺寸模拟试验条件下,拔出同样长度水泥胶结的同尺寸套管,理论计算结果与全尺寸拔桩模拟试验结果误差仅为7.13%,符合性良好。理论分析及全尺寸模拟试验验证了液压拔桩工具的可行性,所得结果可为工具现场应用提...

在油田修井作业中,为了有效提高修井作业效率,降低人工操作的安全风险,同时还为了符合自动化修井机高集成度、模块化的设计理念,减小油管扶正机械手的安装体积,设计了折叠式油管扶正机械手。分析了油管抓手、油管定位机械臂和折叠机械臂等主要结构,阐述了定位机械臂的校正并实现油管对中功能的原理。选用合适的液压缸并设计了同步分流单向阀锁紧液压回路,保证了机械手工作的安全与稳定。该机械手可以远程操控以完成对油管的抓放、推送、扶正和井口对中等操作,实现了井口无人化作业。现场应用结果表明,油管扶正机械手对中精准,快速稳定,减轻了工人的劳动强度,同时也提高了安全性。

普通井口节流阀手动操作劳动强度大,容易疲劳,而且控制精度不高,井口回压波动大,为此开发了新型高压自控液动恒压节流阀.介绍了该装置的结构和工作原理,并简述了设计要点.新型高压自控液动节流阀采用了液压控制机构,具有控制精度高,压力波动小,结构简单,体积小,质量轻,维修方便等特点,因而具有良好的应用前景.