高压分注井全过程带压作业管柱

针对高压分注井带压作业过程中存在的管柱内堵塞器投堵位置不确定、油管内密封工具耐压低、分注工具段内无法堵塞密封、不能实现全过程带压作业的问题,研发了高压分注井全过程带压作业管柱。该管柱下入后,无需投捞,双密封洗井阀地面加压即可启动注水阀;通过配套高压自密封配水器和预置式油管堵塞器等工具,解决了油管内分注工具段封堵问题,实现了分注管柱起出过程的整体密封;通过管柱底部配套双密封洗井阀,解决了分注管柱下入过程的密封问题,还可满足反洗井工艺要求。高压分注井全过程带压作业管柱在冀东油田累计应用60井次,最大施工井斜56. 7°,工具最大下深4 285 m,满足50 MPa内分层注水需求和21 MPa内带压作业需求。应用该作业管柱可缩短作业周期,提高作业效率,降低施工成本。研究结果可以为注水井带压作业管柱的设计提供参考。     

负压捞砂清砂工艺技术及适用性分析

针对循环水冲砂工艺存在的不足,提出了负压捞砂工艺技术。负压捞砂管柱主要由地面动力装置、连接装置、捞砂泵、储砂油管、底阀等部分组成。其工艺是在上冲程过程中带动活塞杆、软活塞和硬活塞上行,上部单流阀关闭,泵腔容积增大,下部底阀打开,在捞砂泵内形成真空,与环空形成压差,井内液体靠此压差携带砂子进入储砂油管,储砂油管随井内砂面的降低而下降。现场应用表明,龙104-08井使用该工艺后日产液12.9t,日产油9.4t,取得了良好的效果。     

钻进捞砂泵的研制及应用

为了有效解决低压漏失井的井下清砂问题，研究开发了一种具有钻进功能的捞砂泵。主要由井下抽砂泵、储砂筒、动力钻具3部分组成。钻进捞砂泵利用修井机为动力，上下提放油管，将砂子抽至储砂筒内，从而达到井筒清砂的目的。配套的动力钻具具有旋转钻进功能，捞砂迅速彻底。经现场62井次应用，施工简便，清砂成本低，消除了水力冲砂液漏失对低压油层的伤害，捞砂成功率高，特别适用于坚硬砂层的捞砂作业。     

吐哈米3井应用捞砂泵及其配套工艺管柱成功清砂

近日,吐哈油田丘东采油厂针对作业冲砂对低压气井带来的不利因素,在米3井转抽作业中选用了捞砂泵及其配套管柱捞砂工艺,捞砂进尺31m,成功清出压裂砂211L。该项工艺技术的应用既达到作业设计要求,又降低了作业费用,而且有效地保护了气层,一举三得。     

真空回位增压抽砂泵研制及在煤层气井应用

煤层气井采用排水降压采气工艺,由于井底压力很低,不适合采用常规的水力冲砂工艺,只能采用捞砂泵抽取井内颗粒物。油井中常用的捞砂泵在煤层气井中使用时,由于液面较低、颗粒物量大,其工作效率很低,且很难将糊状煤粉清理干净。介绍了真空回位增压抽砂泵的结构,计算了吸入压力、最大排出压力、活塞回位力、理论排量。该泵的作业效率高,成本低,适用于煤层气井捞砂作业,在水平井中的优势显著。     

冲捞砂联作一体化技术的研究与应用

有效控减油井作业劳务费用,实现降本增效是低油价下老油田效益开发的必然要求。负压井进行井筒清砂作业时,当地层漏失量较大,水力冲砂无法得到有效返排,需要起出冲砂管柱再改下捞砂作业,既增加了作业工时和作业费用,又进一步加重了储层污染。为此,运用联作一体化设计思路,通过创新设计井下管柱结构,整合改进作业工序方法,开发了冲捞砂联作一体化技术。该技术集全通径冲砂管柱与机械捞砂管柱两者功能于一体,不需要起下更换管柱,只需要通过井口操作即可将冲砂管柱转换成捞砂管柱,进而实现不动管改冲砂为捞砂作业,既克服了水力冲砂与机械捞砂各自的缺点,又可发挥两者优势,提高了清砂成功率,同时缩短了作业占井时间,减少了作业费用。现场应用中,冲捞砂联作清砂单井平均节约起下换管劳务作业费用0. 95万元,缩短作业占井时间20 h。冲捞砂联作一体化技术的成功开发为同类油井清砂作业提供了联作新模式。     

高效井底抽砂泵及其配套管柱

针对出砂油井 ,尤其是地层能量较低负压汲水较严重、油层对洗井液较敏感的油井 ,采用传统循环液体冲砂工艺携砂时存在污染油层、冲砂效果不佳及对油井产生负面影响等问题 ,成功研制了一种施工工艺简单、清砂效率高、对地层无伤害的高效井底抽砂泵及其配套管柱。现场 5井次的使用证明 :该抽砂泵及其配套管柱具有独特的清砂结构特点 ,能在无流体循环的情况下 ,达到快速彻底清除井底沉砂之目的 ;能使油井内各相保持原有的相对平衡 ,不污染油层和地面环境 ;省去了普通抽砂管柱抽砂时必须起下管柱等作业 ;特别适用于地层压力低、负压汲水严重的油井清砂 ,因而具有广阔的应用前景     

KZF-96控制洗井防砂阀的研制与应用

为提高分注管柱有效期,解决注水井出砂影响有效分注的问题,研制了KZF-96控制洗井防砂阀。该阀结构合理,操作简单,具有防砂、反洗井功能,洗井通道大,满足正常管理要求;解决了砂埋控制活塞的问题,提高了投捞成功率,延长了管柱有效期,并能延长注水井的注水有效期。该阀在河南油田现场试验5井次,管柱顺利下到位,密封良好,工艺一次成功率100%;投捞洗井10井次,成功率100%,平均有效期达到14月,具有较强的实用性和良好的推广应用前景。     

液流转向冲砂管柱的研制与应用

为解决常规冲砂管柱无法解决的漏失、地层污染的冲砂技术难题,研制了桥式转向冲砂管柱。桥式转向冲砂作业过程中,是油层段桥式皮碗工具与Z331自封封隔器管柱是实现油套转换,从而实现井下冲砂液流转向,达到所需冲砂目的井下管柱。通过桥式转向与自封封隔器以及小中心管的组合,密封有效性及冲砂作业实用性,按照设计目的完成作业;而耐磨、伸缩密封胶筒使用,可有效预防封隔器密封不严,有效控制砂阻、砂卡管柱,同时提高了胶桶密封面,因冲砂作业反复活动起下管柱而所需的耐磨性能,确保该工艺管柱的使用可靠性与实用性能的提升。     

煤层气直井排采捞煤粉一体化技术

在煤层气井开采过程中,目前用的最多的还是抽油机排采系统,在排采泵方面主要采用常规整筒泵,这种泵所存在的主要问题是煤粉卡泵和煤粉卡固定阀、游动阀,导致系统频繁作业,严重影响了煤层气的开采时率。为了有效解决这个问题,研制出一套排采捞煤粉一体化管柱,该管柱采用新型防煤粉泵和挂篮式沉砂管,使煤层气井的排采、捞砂一体化成为可能。新型防煤粉泵采用了高支固定阀和大直径游动阀的长柱塞结构,不仅可以有效防止煤粉卡固定阀、游动阀,还能有效防止煤粉进入泵筒造成卡泵;排采过程中沉积下来的煤粉进入挂篮式沉砂管中,待到检泵时连同沉积在沉砂管中的煤粉一同起出,取消了捞煤粉环节,节约成本。现场应用表明,煤层气直井排采捞煤粉一体化管柱适应现场需求,延长了检泵周期,具有良好的推广前景。     

电动潜油离心泵防堵单流阀的研制

在生产过程中 ,电动潜油泵经常由于停电和管线维修等原因出现停泵现象 ,停泵后 ,由于井液中的砂粒和其它杂质的存在 ,沉积在单流阀上 ,致使电潜泵再次开启困难 ,甚至停产而不得不重新作业。为解决这一问题 ,研制了电潜泵防堵单流阀。这种防堵单流阀主要设计了沉砂环空和冲洗孔眼 ,具有自清洗和自清洁的作用 ,能将沉积在环空中的小颗粒杂质随液流携带出井筒。现场试验证明 ,电潜泵防堵单流阀能够防止砂堵单流阀 ,提高开机成功率 ,显著延长电潜泵检泵周期。     

聚驱抽油泵防砂技术及应用

聚驱区块进入见聚高峰期开采阶段以后采出液见聚浓度不断上升,聚驱检泵率居高不下,砂卡问题已经成为影响聚驱检泵率的主要因素。针对大流道抽油泵在应用过程中存在的技术问题,提出"以防为主,防排结合"的治理思路,研制了防砂筛管、等径排砂泵。在抽油泵柱塞上均布排砂孔,改善活塞、凡尔球材质,提高耐磨性,增强排砂能力,使泵筒与活塞间的砂子进入泵活塞内,随油流排出;研制了泵上单流阀,防止抽油机井停机后采出液中的砂子沉积卡泵。防砂技术在聚驱抽油机井现场应用效果良好,使聚驱砂卡井检泵周期明显延长,适应不同出砂阶段防砂开采需求。     

新型连续无污染冲砂装置的研制与应用

以往冲砂作业在接单根时必须停泵,停泵易出现沉砂卡管、增加用水量等影响冲砂质量的诸多问题。为此,研制了一种新型连续无污染冲砂装置。该装置由换向控制阀、井口自封和环阀换向总成组成,其特点是在冲砂过程中只需在地面改变外接三通阀的方向,便可在不停泵的情况下,任意添加油管,加长油管柱,从而实现不间断连续冲砂,提高了冲砂作业效率。30余口井的现场应用表明,该装置冲砂效果明显,后期生产良好,工艺成功率100%,降低了砂卡管柱的风险,提高了冲砂效率,减轻了冲砂液对地层和环境的污染。     

清砂解堵反洗装置研制与应用

针对目前注水井因腐蚀结垢、聚合物堵塞、注水杂质等原因造成常规反洗阀反洗井不通、球阀关闭不严等问题,研制了清砂解堵反洗装置。该装置通过设置正向密封机构、沉砂机构、刮垢清洗机构,能够将注水过程中的砂体杂质沉积至装置环空,反洗时又能够将杂质及时排出,确保注水管柱的整体密封以及长期反洗畅通。室内试验表明,该装置反洗井开启压力1.2 MPa,清洁管旋转开启压力1.5 MPa,清洗效果明显。该装置现场应用318多井次,应用最大井斜65°,最大井深3 500 m,最长下井时间25个月以上,平均有效期300 d以上。提高了注水井的分层合格率,延长了注水有效周期,具有较好的应用推广价值。     

止回阀失效事故分析与对策研究

分析历史上发生的止回阀失效事故的原因、总结出止回阀失效形式、失效现象，并给出失效说明。基于止回阀失效形式，剖析止回阀失效事故的设计问题、质量问题、维修问题等深层次原因。对比分析止回阀设计、维护和检验标准，认为导致目前企业在用止回阀可靠性差的主要原因在于制造质量不高、设备选型不合理以及使用过程中的检验和维护不规范，提出在《工业阀门压力试验（GB/T13927--2008）》中按泄漏等级进行止回阀选型，对于提高泄漏等级、保证购货质量具有很强的指导意义。同时，提出了止回阀失效风险控制措施与建议。     

Analysis of Pressure Loss and Heat Transfer of Non-Newtonian Fluid Flow through Trans-Alaska Pipeline System

In this study, theoretical analyses have been performed to determine the feasibility of transporting gas-to-liquid (GTL) products through the Trans-Alaska Pipeline System (TAPS) using a non-Newtonian fluid flow approach. Due to heat loss, the fluid temperature decreases in the direction of flow, and this affects the fluid properties, which in turn influence the convection coefficient and pumping power requirements. This article presents fluid temperature and heat loss along the pipeline at different locations. Furthermore, this study includes calculations on the power required to pump GTL and crude oil/GTL mix. Parametric studies had been performed varying two parameters: wind velocity, to vary convection over the pipeline, and snow depth. Ambient air velocities of 0.45 m/s (1 mph), 4.47 m/s (10 mph), and 8.94 m/s (20 mph) have been considered. Snow depths of 0 m (0 ft), 0.305 m (1 ft), and 0.61 m (2 ft) have also been taken into account. These results show that the pumping power and heat loss for GTL and commingled mixtures are less than that predicted by Nerella's (2002) Newtonian flow calculations.     

Analysis of Pressure Loss and Heat Transfer of Non-Newtonian Fluid Flow through Trans-Alaska Pipeline System

Abstract

In this study, theoretical analyses have been performed to determine the feasibility of transporting gas-to-liquid (GTL) products through the Trans-Alaska Pipeline System (TAPS) using a non-Newtonian fluid flow approach. Due to heat loss, the fluid temperature decreases in the direction of flow, and this affects the fluid properties, which in turn influence the convection coefficient and pumping power requirements. This article presents fluid temperature and heat loss along the pipeline at different locations. Furthermore, this study includes calculations on the power required to pump GTL and crude oil/GTL mix. Parametric studies had been performed varying two parameters: wind velocity, to vary convection over the pipeline, and snow depth. Ambient air velocities of 0.45 m/s (1 mph), 4.47 m/s (10 mph), and 8.94 m/s (20 mph) have been considered. Snow depths of 0 m (0 ft), 0.305 m (1 ft), and 0.61 m (2 ft) have also been taken into account. These results show that the pumping power and heat loss for GTL and commingled mixtures are less than that predicted by Nerella's (2002) Newtonian flow calculations.     

机抽—速度管复合排水采气新工艺

为了提高目前常用的排水采气工艺的适应性,同时降低由排采工艺调整带来的额外的成本开销,利用空心抽油杆对机抽工艺进行了改进,结合应用所研发的空心防气排水采气专用泵,形成了机抽—速度管复合排水采气工艺,并在鄂尔多斯盆地苏里格气田某产水气井进行了现场试验。研究结果表明:①该工艺实现了机抽与速度管柱、气举、泡排等多种排采工艺的自由组合,并且可根据气井产水特点灵活调整适合的排采工艺,提高了工艺的适应性;②采用的游动阀及固定阀均依靠抽油机动力和空心抽油杆重力实现强制启闭,避免了气锁和砂卡引起的机抽失效;③该工艺的选井原则为气井初期产气量较高(大于1×10~4m~3/d)、产水量相对较高(介于3～30 m~3/d),且井口到液面的距离小于2500m;④针对产气量分别为2×10~4m~3/d、1×10~4m~3/d的气井,需采用外径为36 mm、壁厚为6 mm或外径为38 mm、壁厚为6 mm的空心抽油杆进行速度管排水采气,针对产气量为0.6×10~4m~3/d的气井,需采用外径为34 mm、壁厚为5.5 mm的空心抽油杆进行速度管排水采气。结论认为,该工艺可以明显提高产水气井的稳产气量,实现产水气井的连续、稳定生产,应用效果好。     

机抽排水采气配套新技术的研究与应用

排水采气是气藏生产中后期维持气井生产的重要措施之一,其工艺较多,对于产水量小于100 m³/d、产层深度小于3 000 m的低压气藏,机抽排水采气具有不增加对地层回压、理论上可将气采至枯竭等独特优点,但由于常规有杆泵排水采气工艺存在泵挂深度浅、泵效低、检泵周期短等问题,限制了机抽排水采气的应用。通过对机抽排水采气配套的防腐防气整筒式金属柱塞陶瓷泵阀泵、组合式井下高效多相分离器、抽油泵承载阀等配套装备的研发和对整个机抽排水采气系统的优化设计,使泵效与检泵周期得到了较大提高。针对宋8井机抽排水采气存在的主要问题,提出了合理的配套技术方案与措施。结果表明,应用新的配套技术后泵效在70％以上、检泵周期超过4个月,明显高于常规机抽排水采气技术水平,较好地满足了机抽排水采气的需要。     

钻井液连续循环短节结构优化设计与分析

阀式连续循环短节可实现钻井液连续循环,有效解决因常规钻井接单根过程中频繁开泵、停泵带来的各种问题。在钻井液含砂量较大时,短节侧阀阀板处容易出现冲蚀失效,不仅造成时间和经济损失,而且严重影响作业安全。根据侧阀结构特性,利用Fluent流体分析软件进行了侧循环时短节内部流场及冲蚀效果分析。根据侧循环不同流量、流体密度及含砂量条件下冲蚀模拟,完成了阀板结构优化设计。针对优化设计结果进行安全性研究。采用Ansys有限元软件模拟了侧阀关闭时的阀体力学行为,并通过理论计算进行了侧阀密封性分析与工作阈值流量分析。分析表明,装置优化设计结果安全可靠,可进行实际生产应用。