针对目前注水井封隔器存在穿越通道少、压力等级低等问题,研制了一款面向有缆智能注水井的生产封隔器。该款封隔器具有6条圆周分布电缆通道,满足测调机械手等工具的线缆需要。设计了新型锁环结构及防提前坐封机构,新型的锁环结构使坐封机构可承载较高坐封载荷。采用锁块连接的防提前坐封机构可有效避免封隔器外部受力引起的提前坐封。该封隔器具有结构紧凑、防提前坐封、压力等级高等优点。经室内与井场实验验证,该封隔器可双向承压7500 psi(51.72MPa),坐封、密封、解封等均满足设计要求,是一款高性能的注水井生产封隔器。

新型扩张式封隔器的生产应用需通过多项关键性能测试,为保证其工作表现,提出了一套扩张式封隔器性能评价方法。以行业标准为基础,结合工程经验制定了扩张式封隔器的测试流程和评价标准,同时研制了一套测试工具为室内试验提供条件。评价内容包括封隔器本体验漏、坐封与解封性能测试、胶桶疲劳测试、环空密封性能测试等。该方法流程安排合理,被测对象一次装入可完成坐封、解封及胶筒疲劳性能3项测试,避免了多余拆装过程。试验结果表明,该评价标准具有较高可靠性,通过测试的扩张式封隔器在应用中稳定可靠。通过测试的扩张式封隔器已成功应用于渤海油田50口井次,成功率为100%,平均有效期为36个月。

井下安全阀是一种用于海上油气田作业管柱的安全控制装置。为确保油气田生产安全、顺利进行,有必要对井下安全阀阀板实施关闭瞬时的冲击性能有限元模拟分析。根据安全阀现场实际工况,建立了阀板瞬时冲击模型和载荷。通过有限元分析,得出了阀板设计时的强度要求,得出了阀板增加缓冲机构的必要性和适用条件。为安全阀阀板和阀座的设计提供了理论参考,也为安全阀自平衡机构的设计提供了设计依据。

在油气田生产过程中,注水管柱的生产封隔器采用钢丝作业投捞堵塞器或常规球座辅助封隔器坐封,存在占用井口时间、作业步骤多且容易受井型井况限制等问题。为解决此类问题,设计一种注水井生产封隔器坐封球座,并详细介绍其工作原理。球座本体在井下受到拉伸、扭转、内压、外压等复杂井况,利用ANSYS Workbench模块模拟井下实际情况并对所设计结构进行强度分析,仿真结果表明液压式坐封球座结构在强度上满足使用要求。最后,通过试验验证,所设计的坐封球座可应用于注水井生产封隔器的坐封。

研制了一种机械或液压触发无限级分段压裂滑套。改进现有压裂滑套的结构,设计弹性套、可变径球座,使用同一尺寸的低密度压裂球能够全通径开启若干级滑套,降低压裂后管柱的摩阻,实现储层的精细化改造,并且提供后期修井作业的无障碍通道。对弹性套、可变径球座、弹簧等零件进行理论力学分析和有限元仿真分析,均能满足要求。在室内试验,通过机械驱动过球试验,验证了滑套动作的完整性;通过混砂压裂液开启滑套试验,得到滑套开启的最小排量为80 m^(3)/h,该值与理论计算值相符。研制的分段压裂滑套及其配套工艺管柱可进行无限级分段压裂作业,为海上低渗和陆上非常规油气藏的精细化压裂增产改造提供技术支持。