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。     

天然气井井下节流器研究现状及应用前景

天然气井的井下节流器主要分为固定型和活动型2种。分析2种井下节流器的研究现状,总结各自技术优势和存在的技术问题。提出未来井下节流器技术将向更精密的智能化控制方向发展的趋势。     

水驱问题动态优化的新方法

技术进步使智能井得到了广泛应用，一般在智能井上安装可远程控制的井下节流器。本文介绍了控制这些节流器以便优化水驱的方法。通过提高总累积采油量或者提高净现值达到优化的目的。     

井下节流技术在苏里格气田的应用

天然气井下节流是一个降压和降温的过程,井下节流技术在苏里格气田的广泛应用对气田的开发和生产起到了重要的作用。通过分析井下节流技术的工艺原理,介绍井下节流工艺参数的确定方法,并结合井下节流技术在苏里格气田的现场应用,分析了井下节流技术在气田的应用情况、应用效果、节流器的实效原因和节流器打捞问题,提出了一些改进的建议和意见。     

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。     

73mm油管用井下节流器卡定系统研究

卡瓦系统是井下节流器的关键部件之一,主要承受井下节流器节流后的轴向推力,其卡定性能直接影响井下节流器的稳定性与工作可靠性,不合理的卡瓦系统甚至会影响油管的强度与安全。研究了井下可打捞式节流器三角形齿形卡瓦系统的接触问题,并利用有限元软件分析了三角形齿形、环槽式结构卡瓦系统的接触应力分布,得到了不同宽度、不同外径卡瓦牙的接触应力变化规律,为卡瓦系统的设计提供参考。     

气井井下节流动态预测

气井井下节流工艺将节流器安装于油管的适当位置来实现井下调压，能充分利用地热对节流后的天然气加热，从而改变天然气水合物的生成条件，对于防止水合物生成起到了积极的作用。井下节流后，气体由于压力降低而膨胀，气体的压能转变成动能，促使气流速度增大，有利于提高气井的携液能力。文章应用节点系统分析方法，以井下节流器为节点，建立了气井井下节流过程井筒压力温度动态预测模型。该模型综合考虑了流入动态和井筒径向传热机理，能够预测井下节流压力、温度等重要参数，为井下节流动态分析、井下节流器工艺参数设计、水合物防治、排液采气工艺提供了必要的技术手段。     

泡沫排水采气井井下节流压降规律实验及模型修正

气井井下节流是气田低成本开发的一项关键技术,“井下节流+泡沫排水采气”工艺在适宜条件下可提高气井带液能力。采用传统气液两相嘴流压降模型开展泡排井井下节流气嘴尺寸设计不能满足气井配产要求,通过节流压降规律测试并建立或者完善数学模型有助于提高泡排井井下节流设计水平。设计并搭建了泡沫排水采气井井下节流物理模拟实验装置,利用泡排剂UT-11开展了在不同泡排剂质量分数情况下的节流压降规律测试,利用实验数据对4个常用气液两相嘴流机理模型(Sachdeva模型、Perkins模型、Ashford模型、滑脱数值模型)进行了嘴流流态过渡预测能力评价、质量流速及嘴前压力的预测能力评价。基于实验数据构建了泡沫流滑脱因子计算关系式,提高滑脱数值模型的准确性,质量流速的绝对百分误差从13.7%降至7.69%,嘴前压力的绝对百分误差从16.5%降至8.01%。该研究为泡沫排水采气井井下节流嘴径设计和嘴前压力预测提供了重要理论依据。     

盐穴储气库低节流井下安全阀的研制

为了满足盐穴储气库注气排卤简化技术的设计要求,降低井下安全阀节流冲蚀的影响,以内径尽可能大、外径尽可能小为原则,优化了安全阀本体连接及液控管线与安全阀连接处的密封形式,将S13Cr-P110新材料应用于弧形阀板结构,研制了最大外径?184.15 mm的盐穴储气库低节流井下安全阀,并进行了液压控制管线及液控系统压力测试、开启关闭功能测试和泄漏速率测试。研究结果表明,SVT5低节流井下安全阀降低了安全阀处29.51%的节流,符合ANSI/API Spec 14A 井下安全阀设备规范要求,水密封试验及气密封试验均合格,为盐穴储气库注气排卤完井作业技术的发展提供经验。     

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。     

井下节流工艺在广安气田的应用

广安气田直接针阀节流需要采取加热或者加入抑制剂的方法来控制水合物的生成,但是这种方式地面生产流程投入大,建设工期长,不能满足气田高效开发和气井快速投产的要求。井下节流成功解决了这些不利因素,在广安气田成功应用了55口井,为广安气田的高效开发提供了技术支持。通过工艺改进和完善,解决了节流器橡胶抗油、防压裂砂、节流井测温测压困难等问题。     

单胶筒防下滑井下节流装置的研制与应用

为了解决卡瓦式节流器打捞难度大的问题,研制了单胶筒防下滑井下节流装置。该装置采用常规试井钢丝投放,气缸内由常压变高压,胶筒受挤压密封容易;采用胶筒回缩设计,打捞时胶筒回缩,大大减小了油管与节流装置的摩擦力;利用油管接箍间隙,采用三爪式防下滑机构设计,能有效防止节流器失效后滑落井底;坐封柱塞与气嘴座采用销钉锁定,遇到井筒积液时可采用专用工具打掉气嘴。试验结果表明,单胶筒防下滑井下节流装置坐封容易、密封可靠,打捞时胶筒有效回缩,可防止下滑;该装置性能稳定,可以替代卡瓦式井下节流器进行推广应用。     

新型气井井下节流器

现有井下节流器存在坐封不严、不易打捞及失效率较高等问题,为了更好地在苏里格气田推广应用井下节流技术,设计了一种新型节流器。这种节流器采用活塞坐封,比弹簧坐封更加严密;肩部增设保护环,防止胶筒撕裂;配套了新型防砂筛管,可实现有效防砂。新型节流器在苏里格气田进行了数十口井的现场试验,试验中最大井斜角34.49°,最大配产25万m3/d,投放与开井间隔时间最长59d,现场生产运行情况正常。     

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。     

气井井下节流防止水合物研究

气井井下节流工艺是将节流器置于油管的适当位置来实现井下节流调压，利用地热对节流后的天然气加热，改变天然气水合物的生成条件，对防止水合物生成起到了积极作用。文中建立了气井井下节流压降温降以及节流后地层加热过程的数学模型，以苏里格气田某井为例，应用自制气井井筒动态分析软件，对比分析了井下节流与地面节流水合物生成与携液情况。井下节流大幅降低水合物的生成温度，有效解决了气井积液的生产技术难题。     

气井井下节流技术研究及应用

井下节流工艺技术经过近年来的不断研究和推广,目前已形成井下节流工具系列及其配套作业设备。本文结合川渝气田井下节流工艺技术现场作业资料,简述该工艺的原理,介绍了广泛应用的井下节流工具及其现场作业方式,并根据作业过程中产生的问题提出解决措施。井下节流工具和现场作业可靠性高,能够满足气田高效开发和气井快速投产的要求,经济效益和社会效益十分突出。     

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。     

苏里格气田井下节流综合预测

传统井下节流工艺通常采用图版法、简化模型或焓熵图图解法来求解节流降温过程,这些算法都缺乏通用性和计算的连续性。为此,应用TACITE稳态模型分别结合Perkins和Fortunati节流模型对苏里格气田井下节流过程的温度、压力变化进行模拟,并采用NETOPT网络优化模型对井下节流器的内径进行预测优化,同时采用多种模型对井下节流过程进行井下节流敏感性分析、天然气水合物抑制效果预测和流体临界状态判断。模拟结果与现场实测数据比较表明：多种预测模型的综合运用可较好地对井下节流过程的压力、温度、节流器内径等节流参数进行预测模拟,为该气田井下节流工艺提供了可靠的预测手段;井下节流可较好地简化井口流程并改善井筒天然气水合物的形成条件;马赫数临界判定方法对井下节流流体临界状态的判定要比理论临界压力比判定方法更严格、准确。     

天然气井井下节流后物性参数的变化模拟

基于空气动力学、计算流体力学理论,对天然气井井下节流后的流场与温度场分布进行了模拟,得出了气体温度、压强、流速及密度沿井深的分布曲线,并对局部流场进行了细化分析。模拟发现,井下节流可有效降压,节流嘴处压强经历了减小、增大的过程,并于出口下游稳定后,随井深的减小又逐渐减小;密度与压强的变化趋势基本一致;气体节流经历了亚音速-音速-超音速-亚音速的变化过程;温度沿井深的分布趋势与地温梯度基本一致,在节流嘴出口附近存有最小值,但因地温环境和气体粘性作用使温度仍保持一定高度,避免了水合物的形成。模拟结果与工程实际数据符合较好,证实了井下节流工艺降压、保温的特点,实现了流场、温度场分布的可视化,探索了一种方便、快捷的研究方法,为设计、安装节流器与确定操作参数提供了有效的依据     

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。