可控重复坐封智能桥塞的设计

桥塞是一种重要的石油完井工具,主要用于油气井的封层。设计了一种可控重复坐封智能桥塞,对其结构进行了介绍,对坐解封、锁紧、锚定和定位方式进行了分析。这一可控重复坐封智能桥塞整体结构简单可靠,操作方便,解决了当前桥塞压裂效率低和不能重复坐封的问题,能够在井下恶劣环境中实现重复坐封。     

一种新型电动式液压增力桥塞坐封工具的研制

为实现清洁能源,简化桥塞坐封施工工艺,降低桥塞坐封成本,提出一种以电动式代替常规火药式、机械式的桥塞坐封工具。为保证此坐封工具能在高温、高压、有腐蚀液体的工作环境下有效坐封,且适用于深井(大于3000 m)、大尺寸的桥塞,提出在该电动式动力输出端增设一种液压增力系统。该桥塞坐封工具适用于直径小于114 mm、解封力小于400 kN的桥塞。样件试验结果表明:该桥塞坐封工具安全性能良好,坐封、密封性能均满足工作要求,且坐封用时少、操作方便、简化施工程序,是一种新型的桥塞坐封工具。     

基于有限元分析的高效桥塞工具力学性能设计分析

桥塞具有施工工序少、周期短、卡封位置准确的特点,已成为国内外各大油田公司所采用的封层技术。桥塞的力学性能直接影响到井下坐封安全,以过油管桥塞作为研究对象,在分析桥塞综合受力基础上,应用ANSYS软件对桥塞关键元件进行有限元分析,通过Solidworks软件对桥塞工具核心部件受力进行分析可知,该设计符合桥塞性能需要。对于桥塞的力学分析可有效降低桥塞工具入井时中途引起的坐封失效工况,为桥塞结构的优化设计提供参考,对保障生产安全具有重要意义。     

可取式压差作用密封悬挂器设计与应用

针对在低压低产气井采用喷射排水采气系统时,常规悬挂器无法正常解封,且不能承载质量较大的喷射泵等工具,笔者对悬挂器结构进行创新和改进设计出可取式压差作用密封悬挂器,该悬挂器具有悬挂、坐封等作用,且其内部结构采用压缩弹簧预压并利用压差作用进行密封封隔等动作,实现下入工具的预定位置锚定和与油管的封隔,通过压缩弹簧和压差释放实现锚定和与封隔的解封。     

可钻式桥塞卡瓦结构优化设计

针对水平井分层压裂中常用的可钻式桥塞的卡瓦系统,采用有限元分析其坐封、承载过程中的力学特性,研究了镶齿类和铣齿类卡瓦牙主控参数(呀型、牙瓣数、牙弧半径、卡瓦背锥着力长度等结构参数)对卡瓦锚定性能的影响,并优化设出了一种新型复式桥塞卡瓦结构。理论分析结果表明:复式卡瓦结构在保证速钻性的基础上,具有更高的承载能力,且大大降低了应力集中现象对套管的损伤。这对于目前的页岩气井和深井与超深井高强度地层分层压裂提供一种新的选择。     

主动伸缩式高温油管柱锚定工艺管柱的研制

针对在已实施的汽驱开采的油田产液井生产工艺中,抽油杆相对油管伸缩不同步而造成活塞碰泵,需要经常的调整防冲距这一难题,研制了主动伸缩式高温油管柱锚定工艺管柱.该工艺管柱由油管+抽油泵+伸缩式锚定坐封装置+筛管组成,工作时右旋工艺管柱坐封锚定、左旋解封；而温度变化到一定程度时,油管受力大于伸缩式锚定坐封装置内的爪簧力,因此...     

基于瞬态温度场的桥塞段温度压力变化规律研究

在工程实际应用中发现，桥塞坐封后，由于地层因素和人为操作，上下端流体的温度和压力会产生变化，使桥塞的坐封失效。其中，二级桥塞受影响失效比例最大。因此，二级桥塞坐封后的段塞区内流体状态参数的获取及相关影响因素的分析对工程应用十分重要，然而国内外学者对注采井筒温度压力场研究颇多，还未涉及针对桥塞坐封方面的温度压力场变化的研究。因此，基于瞬态温度场模型，结合流体状态方程，运用MATLAB软件编程，计算得段塞区温度和压力随时间及井深变化的关系。针对井下5 km处二级桥塞进行计算，设初始温度60℃，结果显示：（1）随着时间推移，井筒回温使段塞区温度升高，压力随之升高，20 h后变化趋势停止，即当井筒温度与地层相等时，温度和压力上升趋势停止；（2）进入稳态后，段塞区深度对其压力及温度有影响，且温度压力随深度的增大而呈正比例增加；（3）进入稳态后，段塞区间隔距离对段塞区温度及压力无影响。计算结果可为工程实际应用提供一定参考价值。     

基于人工神经网络的可取式桥塞胶筒密封性能预测

可取式桥塞是井下作业中使用的主要工具,其中胶筒结构参数的合理性直接影响油井产量和安全生产.为此提出一种基于BP网络和正交试验法的桥塞胶筒密封性能的预测方法,在Abaqus软件环境中建立可取桥塞胶简模型进行仿真,得到10组数据构成网络训练样本,用BP网络建立映射关系,建立胶简的密封性能预测模型.结果表明建立的BP网络模型...     

高压单管封隔器的设计

Y241-115型高压单管封隔器主要用于分层注水中。该型隔器中设计的卡簧内锁紧机构。实现了机构的重复坐封,提高了承压能力,采用的单向卡瓦结构,对注水工艺管柱进行扶正和锚定,提高了传统的无卡瓦封隔器的承压能力与解封力。同时还采用新型胶筒材料,能使密封元件更好耐高压、高温。因此封隔器具有承压能力高,使用寿命长,密封效果好,能够满足高压分注工艺要求。     

BP网络结合遗传算法对可取桥塞卡瓦结构优化

可取桥塞是井下作业中使用的主要工具,其中卡瓦结构参数的合理性直接影响油井产量和安全生产.为此提出一种基于BP网络和改进遗传算法的结构优化设计方法,在ANSYS软件环境中建立可取桥塞卡瓦模型进行仿真,得到25组数据构成网络训练样本,用BP网络建立映射关系,为遗传算法提供适应度函数,通过改进遗传算法完成最小值优化.优化结果表明卡瓦的整体性能有了显著的提高.     

电缆式地层测试器推靠坐封装置安全性设计

介绍了电缆式地层测试器（EFDT）的工作原理和推靠坐封装置,分析了地层测试器井下作业遇卡的安全性问题。EFDT推靠坐封装置采用双探头和双支撑臂结构,可进行放松电缆作业,减小泥浆吸附电缆遇卡几率。推靠坐封装置设计了自动解除坐封装置,避免了EFDT在不受控状态下遇卡风险。EFDT在现场的成功应用,验证了推靠坐封装置设计的合理性和可靠性,对其他井下仪器作业安全性设计具有重要参考价值。     

不同成形工艺对金属密封件坐封效果的影响

针对整体机械加工成形的新型桥塞金属密封件在坐封后密封面出现裂纹缺陷的现象展开了研究。通过坐封过程力学分析和不同状态下组织形貌观察,得出产生裂纹的原因。在此基础上,提出金属密封件的液压成形工艺。采用数值模拟完成液压成形模具和工艺参数的优化设计,并进行密封件的液压成形试验和坐封试验。试验结果表明,液压成形工艺设置成形压力为180MPa、保压时间为5s时,所得金属密封件表面质量较好,坐封后不产生裂纹。液压成形金属密封件密封面不同状态下的组织形貌观测和液压成形过程中的受力分析进一步表明,液压成形过程中的径向压应力能够改善晶界开裂等现象,因此与整体机械加工成形的密封件相比,液压成形工艺可以明显改善坐封效果。     

适用于高压气井的管柱内封堵工具设计

目前管柱内封堵工具主要用于油水井,对于川渝及塔里木等地区的中高压气井,管柱内封堵工具尚无法完全满足带压作业使用要求。基于高压气井的应用需求,设计了预置工作筒形式的管柱内封堵工具。介绍了这一工具的结构与工作原理,并对堵塞器的坐封机构进行有限元分析,对密封机构进行优化设计。通过室内试验,验证了所设计的管柱内封堵工具堵塞器本体坐卡与回收动作的可靠性,确认工具在70 MPa压力下具有可靠的密封能力。     

地层测试器极板式超大探针坐封性能研究

探针为极板式超大探针短节的关键部件,其坐封性能将影响到仪器能否正常工作。采用有限元方法计算得到探针橡胶的接触压力分布规律,并通过室内及现场试验验证了探针的坐封性能。测试表明,极板式超大探针具有良好的坐封能力,能够满足现场工作需求,应用前景良好。     

新型侧钻坐封器的设计

套管开窗侧钻技术的核心是要有可靠的高效率的开窗工具,坐封器是套管开窗工具的最为重要的部件之一。针对解决小井眼侧钻过程中出现的斜向器下移、转向所造成的井眼报废等事故,采用液压悬挂式、单卡瓦双作用镶嵌硬质合金齿的坐封设计方案,通过合理布置硬质合金齿,使其具有双卡瓦单作用的坐封效应,可实现在预定深度的可靠坐封。     

扩张式封隔器性能分析及试验研究

针对具有单向护肩结构的大扩张比封隔器入井测试问题进行了研究,由于该封隔器扩张比达到40%,远高于常规封隔器,为防止封隔器胶筒坐封过程中发生大的挤压变形和向上位移,在封隔器胶筒上端设计了护肩机构,而常规封隔器上环空试压方法不能验证护肩功能,并容易导致封隔器解封。为此对大扩张比封隔器实际坐封状态进行了有限元计算和地面测试,在此基础上设计了能够实现下环空测试封隔器性能的管串结构和试验工艺,并完成了入井试验。试验结果表明封隔器下环空试压达到18MPa,封隔器护肩坐封过程中能够胀开保护胶筒并在上提解封时实现收缩。研究所形成的计算及试验工艺方法实现了对封隔器工作状态的有效测试,为封隔器功能完善、结构改进提供了参考依据。     

YCZ-9 5/8型一体式开窗侧钻工具的研制

针对传统套管侧钻工具存在作业程序复杂、坐封成功率低的问题,开发YCZ-9 5/8型一体式开窗侧钻工具。该工具包括钻铰式铣锥、斜向器、锚定器和护套以及传压管线。在主井眼准备工作完成后,可实现单趟下钻开窗作业(包括定向、固定导斜器、套管开窗、窗户修复等)。对该工具工作原理、结构特点及试验情况进行了分析。对斜向器结构进行了优化设计,可确保斜向器在开窗过程中不会下移和旋转。降低了作业成本,提高了成功率。     

带压作业钢丝投送式堵塞器设计研究

带压作业主要由带压设备和堵塞器完成双封一顶,作为带压作业的一个重要功能和施工条件,油管内堵塞工艺起着关键的作用。钢丝投送式堵塞器作为油管内堵塞工艺主要采用的一类堵塞工具,被国内广泛使用。现有钢丝投送式堵塞器应对井下复杂条件适用性不足,设备需求较高,且易座封不住,堵塞失败率较大。为解决此问题,设计了一种新的带压作业钢丝投送式堵塞器,能够提高油管内堵塞成功率,降低企业成本,提高生产效率。本文研究了钢丝投送式堵塞器设计的性能和参数要求,根据基本技术参数设计了钢丝投送式堵塞器定位机构、推力机构、胶筒封堵机构、锚定丢手机构等主要机构,进行了堵塞器的设计。     

压缩式裸眼封隔器胶筒密封结构研究

水平井裸眼分段压裂完井技术的核心工具之一是压缩式裸眼封隔器,由于封隔器处于高温、高压、复杂深部地层环境,常出现坐封压力低、坐封提前失效,主要原因是封隔器的密封结构不合理,胶筒与井壁间的接触应力低。基于弹性力学理论,推导出封隔器胶筒坐封时受到的最大接触压力,并提出了一种新型压缩式裸眼封隔器四胶筒组合的密封结构,利用Abaqus对比分析了常规和新型组合胶筒在相同条件下的接触应力分布规律,并对新型组合胶筒的端面斜角进行了优选,研究了摩擦因数对新型组合各胶筒接触应力的影响。分析表明,新型四胶筒组合封隔器能更加有效的将坐封压力传递给密封胶筒,使胶筒的接触应力显著提高且分布均匀,保证了胶筒密封的可靠性。     

可擦背达重刹车式坐站转换辅助椅的改进

基于目前市场已存的辅助老人站起和洗浴功能的轮椅,设计一种可擦背达重刹车式坐站转换辅助椅,主要具有擦背功能、旋转功能、坐站转换功能,主要组成包括:擦背机构、坐站转换机构、旋转机构、折叠机构、达重刹车机构。洗浴时使用擦背机构,主要包括滚珠丝杠和四杆机构;如厕和洗浴后站起使用坐站转换机构;旋转机构可方便使用时拿周围的物品;为方便收纳与携带增设折叠机构;此外考虑老人记忆衰退、容易遗忘,采用达重刹车的方式避免忘记刹车造成的风险。其结构简单实用,方便老人使用,减少老人独居时的安全隐患。