等离子割缝筛管加工技术探讨

为了消除常规割缝筛管的固有缺陷,提高筛管防砂采油效率,研发出等离子技术加工的割缝筛管。等离子割缝技术可以加工0.15 mm宽度的极窄缝,缝腔的表面粗糙度可达1.6μm,加工出的缝隙在筛管的内外表面没有任何缺陷,不会破坏筛管本身的性能,筛管的抗拉强度优于常规激光割缝筛管的抗拉强度。等离子体的在线防腐和淬硬处理,在缝腔表面形成厚度大于12μm的硬化层,可以提高缝隙的抗腐蚀能力。通过改变加工参数,采用等离子割缝技术可以加工梯形缝以及复合缝,防止砂粒在缝隙中堵塞,具有很好的"自洁"能力,提高了采油效率。现场应用结果表明,等离子割缝筛管具有防砂效果好、渗透能力强、耐磨蚀性好和施工方便等优点。     

石油割缝筛管的现状

因绕丝筛管在使用中出现乱丝、缝隙变形等问题，在钻井完井、采油防砂中应用割缝筛管。根据油井地质状况和产量要求，设计割缝筛管的结构及参数。在分析了筛管的各种加工方法的优缺点后，着重介绍了激光切割法。用激光不但可切割出任意缝型结构和布缝状态的筛管，而且在切割面上形成了较厚的硬化层，可增强割缝的耐磨性和耐腐触性，延长筛管使用寿命。     

复合缝腔割缝防砂筛管的设计与应用

在对现有防砂工艺评述的基础上,研究开发出一种新型复合缝腔割缝防砂筛管。该种防砂筛管采用双梯形复合缝腔及过渡圆弧设计,无尖锐棱角,缝腔容积逐渐增大,使油流通道为逐渐加宽的缝腔,具有流阻小、防砂效果好、强度高、使用寿命长、可重复使用等特点。详述了该防砂筛管的结构特点和流阻分析;利用ANSYS软件对新型筛管的抗挤压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗扭强度进行了分析计算,为筛管的实际应用提供了理论依据。最后给出了复合缝腔割缝筛管在胜利油田的现场应用情况。     

石油割缝筛管激光加工设备及工艺

在Profile激光切割机的基础上,研制了一种激光专用套管切割系统,其激光切割设备主要包括:具有连续输出和脉冲以及超脉冲输出功能的OPL3500激光器、光路系统(飞行导光系统与夹紧旋转头A联动)、排热装置和控制部分(西门子数控系统)。所设计的石油管激光切割机专用夹具不仅具备一般夹具系统的支撑功能,而且还具有多重自由度,使得石油管在发生弯曲变形时仍可以加工,确保了套管切割加工的连续性,大大提高了加工效率。     

基于ANSYS的割缝筛管强度分析

油层出砂是砂岩油藏开采过程中常见的问题之一。随着割缝筛管在油田完井防砂中的广范应用,割缝筛管损坏问题也日益凸显,对此进行的评估却相对很少。以胜利油田应用的筛管为例,利用ANSYS软件对其进行受力分析,旨在为筛管设计提供一定的理论参考。     

割缝筛管防砂设计及应用

针对油 (水、气 )井防砂完井优配割缝筛管的需要 ,从理论研究和应用实践中 ,总结出一套割缝筛管的设计方法 ,其中包括割缝筛管的防腐设计 ;割缝筛管的防垢设计 ;基于形成砂桥来控制地层砂的设计原则和基于完全阻止地层砂移动的设计原则来进行割缝筛管的缝宽设计 ;割缝筛管的面密度的设计 (包括裸眼井用割缝筛管 ) ;割缝筛管的缝长设计。最后给出了割缝筛管防砂设计程序框图     

新型割缝筛管的设计及安全性评价

针对欠压实、胶结疏松油藏尤其是稠油油藏的特点 ,并综合考虑经济等因素 ,提出不等密度布缝的割缝筛管完井新概念并研制出新型割缝筛管 ,解决了稠油开采中的油井出砂问题。这种筛管防砂效果好 ,不阻隔油气流 ,耐腐蚀 ,不易形成砂堵 ,使用寿命长 ,制造容易 ,很容易实现不等缝眼密度和不等缝宽布缝 ,便于实施不等密度布缝和缝宽完井。与未割缝套管相比 ,新型割缝筛管的抗拉、压强度和抗扭强度减小不多 ,可以满足完井作业和井下工况的需要。     

梯形割缝筛管的参数优化设计研究

在充分考虑了原油渗透率、流动阻力及使用寿命等因素的基础上,以强度约束为主要约束条件,利用混合遗传算法多目标优化方法,对梯形割缝筛管的参数进行了综合优化设计。优化结果表明,混合遗传算法适用于割缝筛管参数的多目标优化,优化后的割缝筛管防砂效果理想、防砂周期长。     

热采井割缝筛管的热应力分析

筛管内过热的蒸汽使地层及筛管温度升高,对筛管产生相当大的热应力,此应力可能使筛管产生弯曲变形或断裂,导致油井停产或油井报废。因此,通过ANSYS有限元分析软件的数值模拟,计算得到筛管-地层的温度场分布,然后将筛管温度场导入到三维模型的应力场中,得到温度变化对割缝筛管的热应力和热变形。实例计算结果认为,蒸汽温度为350℃时,在正常注汽和突然停注2种状况下的筛管热应力分别为682.147、703.229MPa,其中突然停注时的热应力超过了筛管材料的屈服极限690MPa,这是导致筛管损坏的最危险状态,最大热应力发生在筛管缝中央。     

激光割缝筛管现场问题探讨

随着油井防砂技术的发展与完善 ,利用激光割缝筛管防砂不仅结构简单 ,易处理 ,防砂范围广 ,而且强度高 ,能满足高强度采液的要求 ,是目前广为使用的理想防砂产品。     

基于Ansys数值分析优化割缝筛管结构设计

割缝筛管是一种防砂和井眼支撑的重要完井工具,广泛应用于石油工业的水平井、侧钻井、分支井等完井中。受地质等因素的影响,筛管破坏形式有很多种,筛管设计时应在满足原油流通面积的同时,具有足够的强度和使用寿命。该文针对常用的直线平行割缝筛管给出了参数设计方法和优化思路,并应用有限元分析软件对筛管强度进行了数值模拟分析。Ansys有限元分析软件对筛管强度的分析和结构优化具有一定的指导意义,结合现场统计信息的割缝筛管参数设计方法,优选合理的缝长、周缝数和轴向缝间距对于提高筛管强度,降低生产成本具有重要意义。     

割缝筛管防砂技术研究

描述了割缝筛管防砂机理及割缝筛管筛缝宽度的确定方法,研究了割缝筛管与地层充填砂的配伍性。介绍了适用于不同渗流能力的地层的割缝筛管防砂工艺及现场应用情况。割缝筛管防砂技术简单实用,重复利用率高,适用于地层渗透率较高的砂岩油藏、特别是疏松砂岩稠油油藏注汽前一次性防砂,避免了绕丝管结构复杂、大修率高、滤砂管易破损、热采井防砂占井时间长等系列问题。     

基于渗透率损失规律分析的稠油井割缝筛管割缝宽度优化

新疆油田某油区内出砂稠油热采井普遍采用割缝筛管进行简易防砂,割缝筛管缝宽设计缺乏依据,防砂后油井产能损失严重,亟需开展割缝筛管缝宽设计的相关研究.模拟目标油区稠油、地层水携砂流动与地层砂条件开展割缝筛管挡砂堵塞实验,分析不同缝宽割缝筛管在稠油堵塞以及稠油与地层砂复合堵塞条件下渗透率变化规律与挡砂情况,结合防砂性能指标定...     

割缝筛管的结构设计与强度数值模拟分析

割缝筛管是一种防砂和井眼支撑的重要完井工具,广泛应用于石油工业的水平井、侧钻井、分支井等完井中。受地质等因素的影响,筛管破坏形式有很多种,筛管设计时应在满足原油流通面积的同时,具有足够的强度和使用寿命。针对常用的直线平行割缝筛管给出了参数设计方法和优化思路,并应用有限元分析软件对筛管强度进行了数值模拟分析。Ansys有限元分析软件对筛管强度的分析和结构优化具有一定的指导意义,结合现场统计信息的割缝筛管参数设计方法,优选合理的缝长、周缝数和轴向缝间距对于提高筛管强度,降低生产成本具有重要意义。     

基于气固两相流的割缝筛管冲蚀模拟研究

目前对气井中防砂筛管的冲蚀研究较少,在设计过程中主要采用经验法来选择筛管精度及气井的生产参数。采用计算流体力学(CFD)方法对气井中割缝筛管的单缝的内部流动规律进行分析,并引入 Tulsa大学冲蚀与腐蚀联合研究中心(E/CRC)提出的冲蚀模型,分析不同生产压差下割缝筛管缝隙的冲蚀特征及最大冲蚀量。结果表明:①筛管梯形缝口窄边处的流速最大,且冲蚀速率最大。随着生产压差增大,穿过筛管缝隙进入筛管内环空的粒子数增多。在流速激增的作用下,增大了粒子对筛管缝隙的冲蚀破坏程度; ②割缝筛管的冲蚀量随着生产压差增大而增加,两者呈指数关系; ③筛管的冲蚀区域主要集中于割缝的两端处,随着生产压差的增加,上端的冲蚀剧烈区域逐渐增大,但下端冲蚀的剧烈区域逐渐缩小。在气井的生产过程中合理设定生产压差,对于长效防砂及提高筛管的使用寿命至关重要。     

热采井中复合缝腔割缝筛管的抗压强度研究

根据热力学原理,结合特定现场地层特点,计算了在热采过程中筛管表面温度分布,并利用有限元软件分析了在此温度分布条件下筛管的抗压强度。结果表明,在外部围压作用下,筛管的应力分布不均衡,仅有局部极小的区域应力较大,该区域主要集中于筛管的缝腔处。在热采情况下计算的筛管整体Von Mises应力大于在常温下计算得到的应力。在较大的外压载荷下热采温度对筛管抗压强度的影响很小甚至可以忽略。筛管的抗压强度随缝长的减小和割缝数的减少而增大。这种分析方法对研究井下热采过程中割缝筛管复杂的温度应力情况有一定的指导意义。     

割缝筛管抗挤压强度综合因素有限元分析

确定不同参数下割缝筛管的抗挤压强度的变化趋势是合理设计割缝筛管的重要依据。利用CATIA软件,根据弹塑性有限元法建立了不同参数下割缝筛管强度分析的空间力学模型,该模型可以通过任意改变尺寸参数,对其抗挤压强度进行综合因素的有限元力学分析。结果表明:缝长是影响割缝筛管抗挤压强度的主要因素,在缝数和缝宽一定的情况下,随着缝长的增大抗挤压强度降低,不同缝长,降低的程度不同;在其他参数不变的情况下,缝间距变化对割缝筛管的抗挤压强度系数影响很小。研究结果为合理地选择割缝筛管的设计参数、提高其使用寿命提供了一定的理论依据。     

割缝筛管防腐与防垢技术研究

开采油、气、水资源,要求割缝筛管同时具备防砂、防腐和防垢的性能。介绍了一种具有防砂、防腐和防垢性能的割缝筛管及其加工方法。通过对相同材质、不同加工方法制成的两种割缝筛管试件的室内对比试验,证实了使用高含硼特殊刀具磨削加工的割缝筛管缝隙表面具有很好的防腐和防垢性能。对割缝筛管试件的X光电子能谱分析和扫描电镜观察分析,证实了这种筛管缝隙表面有Fe2B和FeB的存在。分析和阐述了该筛管的防腐和防垢机理、加工方法和设计依据,并根据割缝筛管的结构特点和工况,定义了割缝筛管的防腐、防垢性能与套管（油管）的材质匹配关系等。     

水平井割缝筛管下入强度研究

针对水平井完井中割缝筛管下入过程中的强度问题,建立了割缝筛管强度计算模型。采用模拟试验和有限元分析2种方法对水平井割缝筛管的强度进行研究,并进行了对比分析,结果表明,在割缝筛管弯曲段割缝尖端处的轴向应力较大,使缝张开的应力和剪应力均较小;对于宽度为0.5mm,缝长80mm,每周30条缝,缝间距20mm的割缝筛管最大Mises等效应力为252.88MPa,小于其材料的屈服强度,因此该割缝筛管强度满足实际应用要求。提出的研究方法为割缝筛管研究提供了新的思路,可用于割缝筛管强度分析、可靠性评估和割缝筛管优化设计。     

基于ANSYS的割缝筛管应力分析和结构优化

防砂完井中割缝筛管使用广泛,但对其应力和结构研究不足。应用ANSYS软件对割缝筛管进行有限元数值模拟,可以得到在采油工况下割缝筛管的应力分布。通过改变割缝筛管的结构参数,得到结构参数与最大应力的关系,从而可以优化割缝筛管结构。