针对油田生产管柱内结垢、砂堵的难题,研制了一种可用于连续油管作业的冲砂喷头,该结构设置有不同方向的喷嘴,作业过程中可产生旋转射流,对生产管柱内进行冲洗。通过Fluent流场仿真分析,求解得到冲砂喷头的性能参数,验证了该工具的清洁能力,为冲砂喷头性能参数的确定提供了理论依据。

井下解堵辅助配套工具为井下解堵工具提供周向高频振动,用于清理筛管外部表面沉积的砂粒及筛管网布中堵塞的细粉砂,从而提高油气井解堵效率。通过对工具理论计算、流场模拟分析及强度校核,验证其提供周向高频振动、辅助解堵的可行性,为井下解堵工具实现振动解堵和水力脉冲解堵双重功能提供技术支持。

设计了一种冲蚀激光测量装置,并详细介绍了冲蚀测量装置的结构原理及冲蚀参数算法。该装置能够快速并准确地对冲蚀试验后工具材质试件进行表面冲蚀深度、面积、体积等冲蚀参数的测量,并能对工具的冲蚀情况进行评估。

筛网的冲蚀试验是研究筛管冲蚀特性的重要方法。在对比现有冲蚀试验装置的基础上,研制了一台喷射式冲蚀试验装置,用于筛网的冲蚀试验研究。文中详细介绍了试验装置的流程和结构原理,经过试验测试,证明试验装置性能稳定,试验数据可靠,可用于筛网试件的冲蚀试验研究。

研究原油高温热采工具O形橡胶密封圈在高温高压下的密封特性。借助于大型有限元分析软件ANSYS,建立O形橡胶密封圈及其边界的二维轴对称有限元模型,研究油压、装配间隙和摩擦因数对密封面最大接触应力、剪切应力和Von Mises应力的影响,并采用热应力耦合分析方法,分析温度对O形密封圈密封性能的影响。结果表明:摩擦因数对应力影响不大,而油压和装配间隙对应力影响很大,过大的装配间隙会造成O形橡胶密封圈最大接触应力下降和最大剪切应力上升,造成密封失效;当温度升高时,密封圈最大剪切应力和接触应力相应减小,而最大Von Mises应力明显减小,因此应使O形密封圈在适当的温度下工作,以确保密封的可靠性。

通常,水平井洗井冲砂采用反循环作业工艺,使用井口密封装置封闭钻具与井壁的环空。胶芯作为井口密封装置的核心部件,一旦密封失效,将导致整体作业失败。研制一种新型井口密封装置,分析胶芯在几种典型工作状态下的受力与变形规律,开展胶芯密封机理研究。利用有限元法对胶芯关键尺寸进行优化设计,并进行测试研究,对于提高密封装置的使用性能及寿命具有重要指导意义。