水平井分段压裂裸眼封隔器的研究与应用

为了能更有效地利用水平井裸眼完井压裂技术开发苏里格低渗透气田,自主研发了水平井分段压裂配套工具。裸眼封隔器是其重要组成部分,其性能直接影响压裂施工的效果。针对现场实际情况,设计了开启阀式裸眼封隔器,封隔器开启压力可根据施工井情况进行调节,有效防止了下井过程中封隔器提前打开坐封。密封胶筒采用单流阀设计,可以保证胶筒充分膨胀,加强密封效果。该封隔器采用扩张式胶筒结构,配合悬挂器、投球滑套、压差滑套、坐封球座等工具在苏里格地区进行了4口水平井的成功应用,证明能满足水平井分段压裂工艺管柱要求,为水平井裸眼完井分段压裂能顺利进行提供了技术保障。     

高性能锚定封隔器的研制与应用

针对常规压裂用双向锚定封隔器存在的环空封隔压力低、悬挂性能差以及下入安全性低等问题,研制了高性能锚定封隔器。该封隔器采用三胶筒交叉结构配合防突环,坐封后形成密闭空间,提高了胶筒的封压性能,防突环与保护锥套采用一体化结构设计,可防止胶筒下入过程提前坐封。优化了锚定结构,改变传统采用铸铁卡瓦的结构形式,采用铸铁配合合金钢卡瓦的方式,提高了悬挂器的锚定性能,防止悬挂器下入过程中因卡瓦破裂导致的提前坐挂。室内试验中,该封隔器具有良好的封压和锚定性能,封压达80 MPa,耐温达160℃。高性能锚定封隔器应用效果良好,具有较高的推广应用价值。     

多层压力容器的设计与制造

由单个筒体加热后互相套合而成的多层压力容器筒体,可以获得相当于单层器壁结构所要求的筒体厚度。这对那些难以制造的大型单层器壁高压容器来说,多层容器是一种极好的结构。     

斜井分层注水工艺技术研究

结合江汉油田注水井的现状,通过对水力压缩式封隔器胶筒、无锚定的斜井分层注水管柱以及采用锚定加扶正的斜井分层注水管柱进行理论受力分析及管柱变形量计算,找出了斜井分层注水管柱中封隔器失效快的原因主要是封隔器胶筒不居中及管柱伸缩蠕动比较厉害,研究了一套适合于斜井分注的工艺技术,通过采用扶正技术、伸缩补偿技术及锚定技术解决了斜井中封隔器胶筒不居中及管柱的伸缩蠕动弯曲问题,从而极大地延长了斜井分注井的使用寿命。     

炼油火炬系统水封安全设计与运行研究

水封作为炼油火炬系统防止回火爆炸的重要安全设施,需要考虑水封罐的设计压力、水封量和水封高度。采用数值模拟技术,模拟计算水封罐典型气体爆炸,提出水封罐的设计压力,并通过建立水封高度的计算模型,得出水封高度与气体种类、火炬筒体和环境温度的关系,提出水封高度的设计原则。     

炼油火炬系统水封安全设计与运行研究

水封作为炼油火炬系统防止回火爆炸的重要安全设施,需要考虑水封罐的设计压力、水封量和水封高度。采用数值模拟技术,模拟计算水封罐典型气体爆炸,提出水封罐的设计压力,并通过建立水封高度的计算模型,得出水封高度与气体种类、火炬筒体和环境温度的关系,提出水封高度的设计原则。     

介绍一种结构合理的低压回火防止器

低压浮筒式乙炔发生器,由于易发生爆炸,造成人身、设备事故,故不提倡使用。但由于其结构简单,搬运方便,至今在管道施工中还大量使用。要防止爆炸事故,装配有效的回火防止器是关键。一、两种结构不合理的回火防止器实际施工中使用着多种结构不合理的低压回火防止器,现将比较典型的两种介绍如下(见图1、图2)。图2是图1的改进,但仍不能很好地降压防爆。工作中,由于某种原因引起回火,都仍会使乙炔发生器的浮筒上天,造成不甚设想的后果。     

新型可降解压裂封隔器胶筒

普通橡胶制作的封隔器胶筒压裂施工结束后,易造成解封困难。从常用的各类基底胶料中优选出遇水可自行降解的橡胶材料,其组成为:聚氨酯橡胶、第一吸水材料、第二吸水材料、镁合金材料、降解剂、有机包裹材料。室内降解性能和承压性能实验表明,可降解橡胶材料制作的样件在氯根为19 503 mg/L的地层水溶液中,温度90℃保温72 h后降解为粉末;可降解封隔器胶筒在3%KCl滑溜水中浸泡12 h后加压至70 MPa,保压4 h压力不降。在留107-92X井压裂施工中,将可降解封隔器胶筒安装在Y441封隔器上,承压45 MPa,放喷10 d后封隔器解封顺利,压裂管柱起出后发现胶筒已完全溶解,表明可降解封隔器胶筒可以满足井温120℃以下的压裂施工要求。     

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。     

K341长胶筒封隔器在套损井隔水采油中的应用

针对长庆油田腐蚀严重套损井采用常规封隔器隔水采油有效期短以及多次隔采后坐封难度大的问题,研制了K341长胶筒封隔器,设计了坐封、完井一体式隔水采油工艺管柱。在28口腐蚀严重套损井进行了试验,隔水采油井平均日产油从前期0.5 t恢复至1.3 t,累计恢复油量6018.0 t,一次性隔采成功率达92.5%。现场试验结果表明:K341长胶筒封隔器具有更长的有效封隔面、较大的扩张比,可形成有效密封段,提高密封效果;采用K341长胶筒封隔器及过流过压阀的隔水采油工艺管柱,可实现一趟管柱完成封隔器坐封和完井,提高了效率;K341长胶筒封隔器可有效解决腐蚀穿孔严重以及难选取坐封段套损井隔水采油的问题,为此类套损井治理提供了一种有效手段。     

UOE机组预弯边机夹紧梁快速油缸故障分析及处理

为了提高设备维护人员的故障判断及处理的技术水平,减少故障处理时间,针对UOE机组预弯边机快速油缸密封压盖螺栓断裂故障,通过MAC8在线记录的相关压力及位置曲线,分析计算了油缸密封压盖的受力情况,并对故障油缸解体分析。结果表明,活塞杆的偏磨导致油缸上升过程中活塞杆和导向套咬死,活塞杆压盖承受下腔全部液压力,是导致压盖螺栓断裂的主要原因。指出,完善油缸更换操作流程,可有效减少故障处理时间。     

完井生产滑套开关性能评价指标及试验研究

提出了评价完井生产滑套开关性能的2个主要技术指标,即最大开关力、震击开关次数。建立了该滑套弹性爪结构的最大开关力、出槽后滑动摩擦力理论求解模型。采用ANSYS静力学仿真分析方法对理论求解结果进行验证,证明理论求解模型的正确性及在工程应用中的适应性。建立该滑套震击开关次数理论求解模型,并以此模型设计制造了1套滑套震击开关测试装置,通过测试结果验证所建立的滑套震击开关次数理论求解模型的适用性。     

水平井分段压裂可钻式投球滑套的研制与应用

水平井分段压裂技术是目前开采低孔、低渗透油气藏的最好方法,而投球滑套是实现该技术的核心工具。为此,研制了水平井分段压裂可钻式投球滑套。该投球滑套有以下结构特点:①采用分瓣爪定位锁紧结构,可实现滑套打开后逆向锁紧,避免内滑套上行封堵喷砂口,影响油井排液以及后续生产;②防转销钉与内滑套沟槽的设计,实现了内滑套与外筒之间的周向固定,可以根据工艺要求对球座进行钻磨作业;③球座采用易磨铣球墨铸铁材料,后续施工钻除方便;④设计不同内径的球座,同时配合相对应的低密度球,可以满足水平井多段压裂的要求。现场应用结果表明,该投球滑套结构合理,操作简单,打开压力稳定,可满足12段压裂施工的要求。     

轴套式射孔压裂复合装置的研究与应用

为了使复合射孔压裂装置的装药结构布置合理 ,提高装药量 ,延长对地层的作用时间 ,增强作用效果 ,研制了轴套式射孔压裂复合装置。这种装置是在常规射孔枪外套装了推进剂药柱 ,利用射孔弹射孔时产生的金属热粒子引燃外套的推进剂药柱 ,药柱在管外燃烧产生大量高温和高压气体 ,对地层实施压裂。其特点是 ,加大了装药量 ,多点引燃 ,起压速度快 ,压力高 ,射孔压裂效果好。辽河油田F5 2 - 4 2井的现场应用表明 ,该井施工前无产量 ,施工后稳定产量在1 6～ 2t/d。     

套管固井滑套冲蚀磨损模拟分析与试验研究

为准确分析套管固井滑套长时间在固液两相流中冲蚀后的磨损情况及可靠性,在进行冲蚀理论分析和数值模拟的基础上,利用研制的冲蚀磨损试验装置,研究了特定工况下固井滑套带孔短节的冲蚀磨损情况,分析了滑套孔眼冲蚀磨损速率与孔眼数量、砂比及排量的关系,建立了冲蚀磨损速率新模型,研究了滑套带孔短节孔眼过流能力与冲蚀磨损速率的关系;同时,结合数值分析结果和试验数据,得到了A型材质滑套短节的冲蚀磨损系数。研究结果表明,当滑套孔眼为2个时,含砂流体对滑套孔眼周边的冲蚀磨损较为明显,且滑套孔眼冲蚀磨损速率与砂比呈线性关系,与排量呈指数关系。该研究结果可为套管固井滑套可靠性评估提供理论依据,且能够指导滑套压裂工具的现场应用。      

钢质环氧套筒修复补强管道在内压作用下的环向应力计算

为了得到钢质环氧套筒修复补强管道在内压作用下的环向应力计算公式,根据内压作用下钢质环氧套筒修复补强管道的受力特点,建立了对应的力学分析模型,基于厚壁圆筒的应力解法和变形协调关系得到了内压作用下管道、环氧树脂胶层和钢套筒的环向应力理论公式,并通过试验对理论公式进行验证。结果表明,在不同内压作用下理论值与试验值的误差均在20%以内。该结果可以为内压作用下钢质环氧套筒修复补强管道的设计分析提供参考。     

测试燃烧器放喷流动及燃烧特性数值模拟

针对气井测试大流量放喷时燃烧产生的高热辐射和噪声对人员及设备造成的危害问题,采用RSM湍流模型、简化的甲烷-氧气2步反应组分输运模型、离散坐标法辐射传热模型、宽频噪声及F-W-H噪声模型对页岩气测试燃烧器大流量放喷燃烧过程进行了数值模拟,考察了大流量放喷时放喷流场及噪声传播规律。分析结果表明:测试燃烧器放喷为扩散燃烧方式,燃烧效率较低,燃烧不完全易冒黑烟,同时扩散燃烧形成上浮火焰形态,火焰根部距离套筒出口较近,形成的高温热辐射使燃烧器本体受热变形而失效;燃烧器内放喷头径向喷孔流速过高导致高射流噪声,进而产生高燃烧噪声,严重威胁人员和设备安全;采用提高燃气和空气混合效果的预混燃烧方式,并合理设计喷孔流速可以抑制现有燃烧器缺陷。所得结果可为大流量测试放喷燃烧器结构改进提供理论指导。     

石油气体管道阻火器阻火性能测试系统研制

目前国内外关于阻火器阻火性能的测试研究主要集中在某一特定条件下的火焰传播规律方面,缺乏较为系统的阻火性能测试研究及装置研制。依据国内外阻火器测试研究成果,自行设计加工了一套石油气体管道阻火器阻火性能测试系统,制定了测试方案。采用该测试系统对阻爆燃和阻爆轰阻火器分别进行了13组实验测试和分析。在阻爆燃测试中,引爆段火焰传感器监测到爆燃火焰,火焰平均传播速度处于爆燃阶段。而保护段未监测到火焰信号,火焰未通过阻爆燃阻火器。在阻爆轰测试中,引爆段火焰传感器监测到爆轰火焰,火焰平均传播速度达到爆轰阶段,火焰无法通过阻爆轰阻火器进入保护段,阻火器能够有效使用。实验测试分析证明该测试系统可以有效可靠地检测石油气体管道阻火器的阻火性能。     

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SL型水套炉是CE气田主要的加热设备,由于设计和使用中的一些原因,使水套炉受到不同程度的腐蚀,有的还相当严重。本文对腐蚀原因进行了探讨并提出了改进建议。     

大庆油田机械堵水技术的发展及展望

通过分析大庆油田不同含水开发阶段，控水措施面临的阶段矛盾。论述了机械堵水技术随着矛盾的转变，在不断发展完善，对采出剖面调整起着重要的作用，封隔器由挤压式逐步发展为压缩式、平衡压缩式，提高了工艺的密封率和成功率；堵水器由同心式配产器逐步发展为偏心式配产器、滑套式堵水器、液压式一次可调层堵水器、机械式和液压式重复可调层堵水器，实现了不动管柱分层调配，降低了作业成本，提高了工艺有效率；管柱由整体式发展为丢手式，克服了整体管柱泵抽时上下蠕动，提高了封隔器的密封性。并分析了特高含水期开发阶段油井控水技术将面临着多层高含水，且相对暂时性加剧的矛盾，“十一五”期间及以后堵水技术应向地面方便重复调层的分层采油技术及智能分采技术方向发展。