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。      

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。     

CQX-56新型井下节流器

CQX-56型井下节流器是天然气井井筒节流降压的一种新型井下工具,它依靠卡瓦定位,以弹簧和气流压差逐级实现两级胶筒密封。此新型井下节流器可耐温200℃以上,耐压35MPa,使用寿命长,通过投放打捞自动锁定及解卡等机构易于钢丝施工作业。     

新型活动式井下节流器的研制及应用

针对川西气田前期井下节流器在使用过程中存在打捞困难和打捞成功率较低的问题,研制了新型活动式井下节流器。对整体式卡瓦、带复位功能的胶筒、弹簧系统进行了优化。该工具长度短、外径小,送放顺利,丢手、卡挂、密封可靠,打捞成功率高。在CX632井等8口井进行了现场试验,节流效果明显,生产情况稳定;在XS21-29HF井等3口井进行打捞也验证了打捞成功率高,具备大规模推广使用价值。     

接箍座落式井下节流装置

针对苏里格气田常用的卡瓦式井下节流器打捞解卡工艺复杂、部分卡瓦咬死油管导致打捞成功率低的问题,通过研究现有井下工具锚定方式及结构特点,设计了接箍座落式井下节流装置。该装置采用无齿卡爪配合油管接箍间隙实现坐封,打捞时无需专门解卡,具有易解卡、不咬死油管、防下滑等优点。通过有限元分析方法,模拟了井筒实际压力和温度条件,并对装置核心部件卡爪锚定机构进行了应力分析和优化设计。在室内实验成功的基础上,该井下节流装置现场应用38口井,生产一段时间后打捞10口井,坐封稳定、密封可靠、打捞方便,成功率达100%。     

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。     

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。     

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。     

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。     

φ114.3mm油管气井井下流量控制装置

长庆气田φ114.3 mm油管管径大、井下工具承压大,常规井下节流器结构无法满足其投放及打捞要求。为此,研发了φ114.3 mm油管气井井下流量控制装置,装置由卡瓦式流量控制器和卡簧式调产心子组成。卡瓦式流量控制器利用井筒内高压压缩工具密封腔内常压气缸推动密封件实现密封,达到了大直径井下工具钢丝投放的目的,且中心通道大,可通过速度管柱实现气井产量低于临界携液流量时的排水采气作业;卡簧式调产心子面积小,承受压力小,在不打捞大直径装置整体的条件下,可通过小直径心子的投捞实现气井的快速调产。2013年,φ114.3 mm油管气井井下流量控制装置共在现场应用4口井,均投放顺利、坐封正常。     

特殊结构井用HFT型液压增力打捞解卡工具

针对辽河油田特殊结构井打捞作业技术难点 ,在对SRT—HPW型液压井下拉拔打捞解卡工具结构参数优化设计的基础上 ,研制出配合小修作业机用于特殊结构井打捞解卡的HFT型液压增力打捞解卡工具 ,其水力活塞式卡瓦悬挂器悬挂载荷 1 6 0 0kN ,液压坐封 ,提放管柱解封。液压加力器采用分体式结构 ,产生 1 2 0 0kN解卡力。可退式打捞器可根据需要释放落鱼 ,安全退出工具。 1 4井次现场应用表明 ,可不动管柱解卡 ,克服作业设备提升能力、摩擦、管柱自重、强度等对特殊结构井打捞解卡作业的制约 ,完全满足深井和特殊结构井对解卡打捞的特殊要求     

套管内弯曲变形油杆打捞工具的应用

在套管内打捞多鱼头弯曲变形抽油杆。难度大且不易成功。文章介绍的套管内弯曲变形油杆打捞工具和方法，有效地解决了套管内弯曲变形的油杆打捞难题，为井下作业增添了一项新的打捞工具和工艺技术。     

连续油管打捞砂埋节流器技术研究与现场试验

为了解决节流器砂埋后打捞失败导致的气井关停问题,在分析卡瓦式节流器结构原理的基础上,提出了气井节流器的砂埋判识方法,分析了节流器砂埋后的打捞复杂原因;结合常规钢丝打捞作业、连续油管磨铣打捞作业和起管柱作业的节流器处理措施,研究了连续油管冲砂打捞砂埋节流器的技术思路和作业流程,推荐了冲砂打捞工具串,并分析了对应连续油管及油管直径的理论最小冲砂排量。现场试验4口水平井,冲砂后均成功打捞出了砂埋?88.9 mm油管节流器,成功率100%,平均总耗时小于1.5 d,取得了良好的试验效果。研究表明,连续油管冲砂打捞砂埋节流器技术的可靠性和成功率高,具有较好的现场推广应用价值。      

防上顶自卸荷排水采气工具研制与应用

苏里格气田广泛应用井下节流器生产,部分气井在节流器以上存在严重积液,无法采用物理化学排水采气工艺,而传统的机械排水采气工艺存在设备结构复杂、技术难度大、费用高等不足。根据柱塞气举排水采气技术原理,设计了1种可以利用钢丝绳作业的举液柱塞。此工具可以将井下节流器以上轻微积液1次举到地面生产管线,多次作业可以把严重积液举出。举液工艺费用低,操作方便,排水效果明显,应用前景广阔。     

苏里格气田井下节流器积液过程分析与研究

苏里格气田气井普遍采用井下节流工艺,随着气田的开发,气井压力和产量逐渐下降,井下节流器无法排液,井筒产生积液现象,造成井底回压大,影响气井生产。为延长气井变为低产、低效井的时间,有必要对节流器的合理打捞时机进行研究。针对井下节流条件下的井筒积液及排除问题,采用软件模拟和生产、测试数据分析等方法,通过对井下节流井井筒积液流态分析、过程研究及不同积液程度下的主控机理分析,明确了造成节流气井压力、产量迅速下降现象的起点为节流器上段开始积液时,并以此为基础确定了苏里格气田积液井节流器的合理打捞时机,为生产现场节流器打捞时机提供了理论及实践经验。     

考虑滑脱的气液两相嘴流新模型

正确预测油嘴允许气液混合物通过的能力是开展油气井井下或地面节流工艺设计的基础,气液两相嘴流模型在采油气工艺中有广泛的应用。通过引入等效动量比容、等效动能速度概念,根据动量守恒原理建立了一个新的考虑气液间滑脱的气液两相嘴流质量流速预测模型,并进行了数值求解。与其他4个模型相比,新模型计算简单且方便。利用公开发表的亚临界流和临界流实验数据对新建模型和其他4个常用两相嘴流模型计算结果进行了比较。新建模型对质量流速预测能力的平均误差为1.37%,平均绝对误差为6.37%,标准差为5.79%;新模型对嘴前压力预测能力的平均误差为2.78%,平均绝对误差为8.43%,标准差为4.10%;明显优于Sachdeva、Perkins、Ashford & Pierce、Al-safran等模型。气液两相滑脱因子计算方法影响模型的准确性,为此对比分析了9个气液两相滑脱因子计算方法,发现本模型结合Chisholm的滑脱因子计算方法的预测结果最接近实验测试结果。同时以某产水气井为例开展了井下节流工艺嘴径计算,新模型设计的嘴径完成的配产率为96.5%。