250MPa超高压磨料射流井下内切割技术

海上油气生产设施弃置需要配置高效、安全环保的切割处理技术及设备,高压磨料射流井下切割技术用于海上弃井作业优势明显。阐述了国内外磨料射流切割技术在海洋油气生产设施弃置领域的应用与发展现状,对比分析了国内外磨料射流井下切割设备及其性能参数,介绍了国内现有低压与250 MPa超高压磨料射流井下内切割核心技术及配套设备。现场应用结果表明,低压与超高压250 MPa磨料射流井下内切割技术及设备满足作业要求。     

磨料射流切割套管技术研究及在海上弃井中的应用

为安全有效地从泥线以下切割海上废弃井套管和管桩,研究开发了磨料射流切割技术。基于高能磨料射流从套管串内部一次冲蚀切割多层管材的技术思路,设计了液压马达驱动式和水力自旋式切割装置,经过室内试验优化喷嘴、泵压、转速和磨料类型等参数,形成了配套的磨料射流切割多层套管工艺。地面综合切割试验及在曹妃甸 1-6-1 井的现场应用表明,该切割装置约在6 h内即可割断4层(φ244.5~φ762.0 mm)被水泥固为一体的套管,满足现场应用的要求,而且可利用工程船作业,能节省海洋钻机作业费用。实践证明,磨料射流切割技术具有切割能力强、效率高、环保无污染等特点,为国内海上油气田弃井作业提供了新的技术手段。      

受限湍流冲击射流的数值模拟

海洋石油工程中,拆除废弃平台和报废井口的方法主要有机械切割、炸药爆破和高速射流切割等.机械切割的效率较低,费用高;炸药爆破方法对周边的海洋环境造成不良影响,于是人们开始利用高压射流切割技术.为了加速高压射流切割技术在海洋石油工程中的应用,采用有限体积法,结合标准κ-ε湍流模型和雷诺应力模型对切割过程中所遇到的稳态、不可压缩的轴对称受限湍流冲击射流进行了数值模拟,并将计算结果同试验数据进行了对比.结果表明:预测结果同试验数据吻合良好,雷诺应力模型由于采用了湍流的各向异性假设条件,在对时均流动参数的预测方面要优于采用湍流各向同性假设条件的标准κ-ε模型.     

磨料射流切割套管过程中工作参数和流体介质影响的实验研究

影响磨料射流切割套管效率的因素很多,着重研究了磨料射流的工作参数以及流体介质性质对切割套管效率的影响。结果表明,磨料射流的喷距越小,切割得越深;当射流的喷射角度在110°～115°之间时,可获得最佳切割效果;而当采用高分子聚合物溶液作工作介质时,可进一步改善切割效果。     

海洋废弃井口切割装置配套扶正器

采用磨料射流技术切割废弃井口时,扶正器必须能够压紧井口内表面,而且心轴又要与切割装置的中心轴同步旋转。现有扶正器不能满足此种作业方式要求,为此,设计制造了与磨料射流技术配套的新型扶正器。新型扶正器通过弹簧弹力将扶正块支撑在套管内壁上,中心轴与切割装置的转轴同步旋转,带动其下部的切割头完成对井口内表面的切割。现场应用情况表明,该型扶正器结构简单,安装使用方便,工作可靠,完全满足作业要求。     

磨料射流射孔增产技术研究与应用

介绍了磨料射流射孔机理、参数影响规律室内试验和油井射孔现场试验结果。研究表明，磨料射流射孔过程可分为脆性和延展性材料切割两个不同阶段，并得出了主要参数(包括压力、排量、磨料类别、磨料粒度、磨料体积分数、围压和岩石性质等)对射孔深度的影响规律和合理的参数范围。在地面模拟试验井，24～27MPa压力条件下射孔和割缝深度达0.50m以上；10口井11井次现场施工证明，磨料射流射孔工艺技术降低破裂压力5～10MPa，油井增产效果明显。     

超高压磨料射流破碎切割实验研究

利用 30 0 MPa超高压射流切割实验系统 ,针对影响高压磨料水射流切割破碎效果的不同因素 ,对不同性质的材料进行了后混合磨料射流切割实验研究。实验表明 :射流的驱动泵压与切割效果成正比 ,随磨料直径减小 ,切割深度增加。喷嘴横移速度和喷距增加将导致切割深度降低。高聚物聚丙烯酰胺添加剂会导致超高压后混合磨料水射流切割效果的降低。对大理石、花岗岩和标准铝板等材料的实验表明无空隙材料的切割深度低于有空隙材料。     

准直管磨料射流用于油管除锈的实验研究

磨料射流是20世纪80年代发展起来的一项新技术,以其独特的优点,在各行业中发挥着难以替代的作用。 后混式磨料射流以其结构简单、易于实现而得到了人们的广泛重视和应用。准直管磨料射流是后混式磨料射流的 一种,通常应用于切割领域,在清洗、除垢方面的应用还较少见。文章用实验的方法验证了准直管磨料射流用于油 管除锈的可行性,并对准直管磨料喷头的准直管和混合腔的几何尺寸对油管除锈效率的影响进行了实验研究,确 立了准直管和混合腔的结构参数与油管除锈效率间的实验规律。     

超临界二氧化碳射流中的颗粒跟随及影响因素

超临界二氧化碳射流具有破岩速度高、门限压力低等优势,加入磨料颗粒形成超临界二氧化碳磨料射流,将取得更高的冲蚀切割效率。为研究超临界二氧化碳磨料射流可行性,采用数值模拟方法,对比分析了单个颗粒在超临界二氧化碳等流体射流中的运动特征,揭示了流体温度、磨料粒径对颗粒跟随运动的影响规律。结果表明,与相同条件下在水与压裂液射流中相比,磨料颗粒在超临界二氧化碳射流中运动规律相似,但初始滑脱速度较大、跟随能力较弱,获得的喷射速度与撞击靶件壁面速度较高,表明超临界二氧化碳具有良好的颗粒携带能力;流体温度升高、磨料粒径增大均会使颗粒滑脱速度增大、削弱跟随运动效率,但同时也降低了喷嘴外流场中颗粒所受运动阻力,显著提高了喷射速度与撞击壁面速度。由此可知,对于石英、陶粒等常用磨料材质,在常规储层温度(60~140℃)与粒径范围(20~70目)内,超临界二氧化碳磨料射流可有效形成并进行高效冲蚀切割作业。     

磨料射流切割偏心套管能力试验研究

随着海洋石油平台退役及老井弃置的逐渐增多，套管高效切割技术成为研究热点。磨料射流切割技术是井下套管切割的关键技术之一，然而，应用于偏心套管切割，该技术仍存在效率不高、切割成功率低等问题。为预测磨料射流切割偏心套管的能力，进行3层偏心套管切割试验，并对试验结果进行分析。结果表明，在偏心严重的井眼条件下，一趟作业无法完成762 mm(30英寸)导管切割。一趟作业完成3层套管切割，对井眼偏心距离要求较为严格。将试验结果与理论计算结合可知，磨料射流工具可对直径838.2 mm(33英寸)(以切割工具为中心)的区域进行切割。针对常规完井套管组合结构，可对最大偏心率为14.7%的套管进行切割。