井下智能节流器的设计与节流阀流场分析

为了满足智能完井和数字化油气田技术的发展需要,设计了一套适用于远程控制的井下智能节流器。介绍了智能节流器的结构体系和控制机理。通过ANSYS有限元软件对井下智能节流器结构进行了力学分析。采用流场分析方法对节流器的关键位置处流体的压力、速度以及温度场进行了分析。分析结果表明,设计的节流器结构满足要求,能为井下智能节流工艺技术的实施提供设备支撑,对相关智能化井下工具的研发具有参考意义。     

智能井下节流器控制系统设计

智能式井下节流器满足智能完井和数字化油气田技术的自动化和数字化要求,是未来井下节流器发展的趋势。针对井下智能节流工艺技术需要,采用CAN总线技术构建一套适用于井下智能节流器的控制系统。介绍了CAN总线的技术原理;详细阐述了构建基于CAN总线的伺服控制系统体系结构和控制模式、控制系统的数据逻辑结构模型以及基于分层设计法的系统软件架构模块;给出了整个控制系统的软件运行实例和操作流程。实验反馈数据表明,该控制系统能实时精确地对井下电机完成远程控制,满足智能井下节流器要求的动力控制需求。该系统设计方法对其它智能化井下工具的研发具有一定启发意义。     

榆林气田井下节流工艺优化研究

榆林气田从2003年开始应用井下节流工艺技术,截止2012年7月底,已推广应用井下节流器47口井,目前有12口气井井下节流器失效。基于对榆林气田井下节流工艺现状分析的基础上,通过深入查找井下节流器运行及投捞过程中存在的问题,从工艺与结构两方面进行优化研究,为井下节流器配产等工艺提供有效手段,并从结构上提高井下节流器工作寿命。     

神木气田井下节流工艺应用优化

井下节流工艺能够防止水合物生成、降低井口压力、简化地面工艺流程等,但部分气井因井筒积液、出砂导致打捞困难,气嘴直径不适等无法正常生产。通过对神木气田井下节流器打捞失败原因进行分析,给出了优化节流器选型,研发应用平衡排水式节流器和节箍座落式节流器的技术对策,并针对气嘴直径偏大、偏小问题,给出了相应的优化方法,现场应用效果良好。     

105MPa抗硫井下节流器研制及数值模拟实验

针对西南油气田飞仙关、长兴组、茅口组等异常超高压含硫气藏,现有的抗硫井下节流器节流压差均小于70 MPa,不能满足超高压井的节流稳产需求。为此,研制了一种节流压差达到105 MPa的新型抗硫固定式节流器。节流器研制过程中进行了抗硫材料的优选,并开展了室内高温密封承压实验,确保了工具的密封性能及承压性能。节流器的节流效果通过数值模拟实验进行设计和验证,计算得到了井下节流器的流场压力分布、密度分布、速度分布、温度分布,并根据工具冲蚀磨损情况进行了结构优化。数值模拟结果显示工具节流效果满足现场需求,能够有效降低现场实验的风险。     

接箍锚定式井下节流器锚定机构性能分析及优化

目前苏里格气田广泛应用的卡瓦式井下节流器在打捞时存在解卡工艺复杂、卡瓦咬死油管导致打捞成功率低等问题,为此研发了一种接箍锚定式井下节流器,依靠卡爪锚定于油管接箍槽间隙,具有易解卡、不卡死油管、不下滑和钢丝作业一趟完成打捞的特点。为了提高接箍锚定式井下节流器锚定机构的工作性能,利用ANSYS有限元分析软件,建立了锚定机构与油管接箍的有限元模型,模拟了锚定机构在锚定、打捞时的工作过程;利用中心组合设计法建立了节流器最小打捞力以及下击作业时卡爪所受最大应力与卡爪长度、卡爪厚度的数学模型,分析其影响变化规律,得出最佳卡爪长度、卡爪厚度分别为95.6 mm和2.9 mm,最小打捞力为1.9 kN,下击作业时卡爪所受最大应力为732 MPa,与原节流器相比明显提高。研究结果表明,接箍锚定式井下节流器锚定机构设计合理,在保证节流器锚定机构安全工作的同时,优化了节流器锚定机构的卡爪参数组合,为接箍锚定式井下节流器的现场应用提供了技术保障。      

产液水平气井井下节流工艺参数优化及应用

东胜气田现用井下节流工艺参数设计方法仅适用于气体计算,没有考虑含水对节流压差的影响,导致产液水平井采用井下节流工艺后节流器气嘴直径设计出现较大偏差,影响了产液水平井的连续稳定生产。鉴于此,通过引入滑脱因子K表征气液两相间滑脱效应,优化了气液两相嘴流压降模型,建立了产液水平井井下节流工艺参数优化方法。评价表明,新方法预测节流器入口压力与实测值非常接近,误差为6.23%,满足工程设计精度要求。现场应用结果表明:对于单井产液量低于5 m~3/d的水平井,井口压力控制在3 MPa左右,优化节流器嘴径和下深后,气井在井下节流+增压外输条件下防堵和排液效果明显改善,有效降低了气井临界携液流量,提高了气体举液能力,生产时率达99.2%,实现了产液水平井不注醇清洁开发。研究结果可为产液水平井井下节流工艺的现场应用提供参考。     

水力加砂压裂施工用节流器结构优化设计研究

为了减轻流体对水力加砂压裂施工用节流器和套管的破坏,利用FLUENT软件对井筒系统中流体的流场和动压力分布做了数值模拟,进而对节流器入口过渡形状和出口形状进行优化。最后得出如下结论:(1)节流器入口处的流线形过渡形状能够明显减弱节流器空腔的旋流场,是可取的过渡型线;(2)近似流线形的节流器出口形状,是理想的节流器出口截面;(3)上述流线形入口和出口形状的结合使用,能够明显减弱井筒中流体流动对井筒的破坏。     

免钢丝投捞井下节流器的研制与应用

目前现场应用的活动式井下节流器在投捞过程中存在操作程序复杂、作业周期长等情况。为提高工作效率,进行了免钢丝打捞井下节流器及其配套工具的研制。该节流器采用预置工作筒式结构,投送时用井口投送捕捉器直接将节流器芯子投入井中,依靠节流器芯子自身的重力下行,最终进入工作筒并锁定在工作筒内。打捞时从井口将捞器投入井中,当打捞器与节流器芯子对接后,利用井内天然气上升气流的能量使打捞器带动节流器一起到达井口,由井口投送捕捉器捕捉,完成节流器的打捞。现场试验表明,免钢丝投捞井下节流器工作性能可靠,投送、打捞工艺简单,是一项值得推广应用的井下节流新技术。     

井下节流器在大港油田的应用

针对高压气井地面节流易形成水合物堵塞,管线承压高等问题,研制了一种新型井下节流器。介绍了井下节流器的结构、工作原理以及主要技术参数,明确了现场施工的主要操作步骤并在大港油田进行了现场应用。应用结果表明,井下节流器性能稳定,可靠性高,节流降压效果好,能够有效提高气井生产时间,具有良好的经济效益。     

新型卡瓦式井下节流器打捞工具研制及应用

针对现有工具打捞未失效卡瓦式井下节流器的问题,设计了一种压缩卡瓦式井下节流器中心杆并使其胶筒回缩的新型打捞工具。现场应用表明:该工具操作方便、结构合理、性能可靠、易于加工;有效提高了卡瓦式井下节流器打捞成功率,缩短了打捞作业时间,节约了打捞费用,在苏里格气田节流器打捞作业中发挥了重要作用。     

卡瓦式井下节流器密封性能研究及试验

针对传统卡瓦式井下节流器的“圆柱”式胶筒存在可靠性差、寿命短的问题,进行了大量的室内研究实验。结合长庆油田现场实际,开展了井下节流器密封胶筒性能研究,研制出“V”型结构的胶筒,提高了井下节流器的工作可靠性及使用寿命。     

苏里格气田有节流器气井临界携液参数沿井深分布规律

针对苏里格气田低渗透气藏有节流器气井井筒内临界携液参数取值认识不清的问题,建立了有节流器气井气液两相流动压力分布模型,分析了4种临界携液模型的适用性,总结了该区块有节流器气井的临界携液参数沿井深的分布规律。研究表明:Turner、Coleman、Peng Zhaomin模型适合判定苏里格气田气井是否积液;有节流器气井临界携液流速随井深增加而持续减小,在节流器位置突降,井底处最小;临界携液流量在节流器上方随井深增加持续降低,在节流器下方持续增高,其最大值位于井口;建议以临界携液流量沿井深分布的积分与井深的比值做为临界携液流量的最终值。该研究对提高临界携液模型应用效果及气井稳产具有重要指导意义。     

丛式井井下节流技术

井下节流技术是苏里格气田简化优化地面流程,实现气田经济、有效开发的关键和核心技术。面对苏里格气田天然气丛式井规模化开发,在斜井井下节流器投捞过程受力分析的基础上,找出了影响其施工的重要因素,制定了有关解决措施;并通过密封材质胶料的优化和加工工艺的改进,大幅度提高了井下节流器斜井投捞施工过程中的耐磨性。丛式井组井下节流技术的应用,确保了苏里格气田斜井"井下节流、井口不加热、不注醇、采气管线不保温、中低压集气"集输新模式的安全平稳运行。     

低渗透气田开发的核心技术——井下节流技术

井下节流是指在气井井筒中下人节流器实现井筒节流降压的技术,目的是防止天然气水合物的形成而造成井筒和地面管线的堵塞。该技术是简化优化地面流程的关键技术。     

一种新型活动式井下节流器

为了解决老式节流器在使用中存在的打捞困难及密封皮碗与油管之间的摩擦问题,同时大幅度降低节流器打捞时的上提力,研制了新型活动式井下节流器。该节流器主要由滤砂管、外套管、密封皮碗、卡瓦、剪切销钉和投送接头等组成,保留了老式节流器定位准确、密封良好、耐压差高的优点,同时也克服了老式节流器打捞难的缺点。苏里格苏75区块10口井的应用表明,与同类产品相比,该节流器打捞性能及节流降压效果均更好,值得大面积推广应用。     

井口节流器的流量计算方法

井口节流器的流量与油井压力、油气流速度和节流器的结构有关。本文介绍了固定节流器和可调节流器的流量计算方法。     

新型井下节流器研制及应用

为了解决活动式井下节流器的坐封、打捞、强度等问题,更好地推广应用井下节流技术,针对井下节流器在现场应用中易出现的问题,分析现有弹簧式井下节流器的工作原理,对其结构和关键部分的材质进行改进,设计加工了抽杆式井下节流器。这种节流器本身长度较短,靠向上拉动抽杆来实现工具的座封,打捞时通过向下震击中心杆让密封件复位。通过室内实验和现场应用表明,抽杆式井下节流器小巧易投放,打捞更顺利,有效解决了井下节流器容易出现的问题。     

油气井井下节流工艺研究综述

对于井下节流工艺,研究的重点主要在于确定节流的天然气温度、压力、流速、气体密度等有关参数的变化情况。通过对天然气水合物预测模型、节流温降压降模型、井下节流器的结构优化方面相关文献资料的研究,阐述了井下节流工艺的发展历程及成果,提出了研究中目前存在的问题,为下一步的研究工作指明方向。     

Ф73mm井下节流嘴流场仿真分析

井下节流器是一种应用较广的控制气井生产的装置。不同配气量下节流器的节流嘴长度需要保持定值,以方便、简化节流器的设计与加工。采用流场分析理论,借助流体分析软件,建立节流器节流分析模型,分析不同节流嘴直径、不同节流压差、不同节流嘴长度、不同节流前压力对节流流场的影响,以寻求节流嘴的最佳结构参数。