钻杆带压开孔装置的设计与试验分析

针对油气井钻井过程中溢流导致的循环压井与放喷通道失效问题〔1〕,设计出了一种能对密闭带压钻杆进行开孔的钻杆带压开孔装置,该装置重新建立了一条新的压井与放喷的通道。重点对带压开孔装置工艺实现的过程以及密封系统、钻孔传动结构的设计进行了介绍,采用ABAQUS仿真分析软件对往复刀杆与固定刀杆间的J型往复动密封系统进行了有限元分析。为了验证方案设计的可行性,制造样机并进行了台架试验,根据试验反馈出的问题对样机相关设计进行了不断改进与进一步的试验。试验结果表明该装置结构设计方案的可行,实现了功能要求。     

球形防喷器胶芯密封钻具效果评价

国产球形胶芯的密封性能差、使用寿命低,不能满足钻井作业需求.以FH35-35型球形防喷器胶芯为研究对象,建立胶芯密封钻杆的三维有限元模型.分析结果表明:胶芯上部及底部出现应力集中,是导致胶芯发生破坏的主要原因；密封长度随活塞位移增加而逐步增长,但密封压力的增长却有一段停滞期,指出活塞最小行程不宜低于166 mm;胶芯内圆柱高度在210～220 mm时,密封压力、密封长度最佳,且密封区域的应力低,有助于提高胶芯的使用寿命.     

钻杆开孔后剩余强度研究

为了对开孔后的钻杆进行剩余强度分析,运用有限元分析法对开孔后钻杆承受内压作用时的强度进行计算。建模时以API内加厚钻杆为研究对象,约束钻杆两边的轴向位移为0。在ABAQUS有限元分析软件环境下建立分析数据库,导入钻杆开孔后的三维实体模型,建立了有限元模型分析数据库。分析结果表明,钻杆开孔后,在内管壁施加的均布压力作用下,最大应力发生在开孔边缘的轴向位置附近,且随着开孔直径的增大,最大Mises应力也增大;在钻杆厚度一定的情况下,随着开孔直径的减小,应力集中因数逐渐减小,且趋近于恒定值;在相同的开孔直径下,钻杆直径越大,应力集中因数越大。     

一种套管悬挂器金属密封结构设计与研究

针对高温高压下悬挂器橡胶密封件的失效问题,采用316L软金属,设计线型、正弦、椭圆、抛物线4种不同的密封结构,采用ANSYS软件分析套管悬重及不同顶丝压力下的接触压力和接触宽度的变化规律。结果表明:随顶丝压力的增加,线型密封各接触面处的平均接触压力增幅较小,正弦和抛物线型密封各接触面处的平均接触压力起伏式增加,椭圆密封各接触面处的平均接触压力平稳增加,表明采用椭圆型接触面有利于密封的稳定。实验结果表明,该全金属多级等锥椭圆曲面密封结构可靠,能满足油田井口装置140 MPa极限工况的密封要求。     

井控设备无线远程集中控制系统设计北大核心CSCD

在石油天然气井控作业实施过程中,目前存在设备操作繁琐、人员协同要求高、关井时间过长和易发生误操作等不足之处,因此,有必要设计一套井控设备的无线远程集中控制系统,将防喷器远控台和节流管汇的单独分散控制设计为集中控制。该设计优化了控制装置的结构布局,变多人操作为一人集中操作,避免了协同操作要求,降低了人为误操作风险。并且为系统增设了一套无线远程集中控制装置,提高了其应急处理能力。同时,该系统还具有对井控设备关键参数进行实时采集、显示和存储的功能。最后通过实验对该系统功能进行了验证,其完全满足设计要求,有效解决了上述工程问题。     

基于CFD的翻板式浮阀流场模拟分析

根据121mm翻板式浮阀的结构尺寸建立阀芯三维模型。采用CFD软件对阀板不同开度时其速度场和压力场进行数值模拟,然后用函数求解器求解不同开度时阀板的受力情况,分析阀板在关闭过程中的受力情况及流体变化规律。研究结果表明:阀板和阀座密封贴合面处流体速度达到40m/s,压力约为60 MPa,此处密封圈受冲蚀破坏严重;阀板在即将关闭时,直径为4mm的销轴承受约1 600N的冲击载荷,容易被剪断;可采用增加销轴直径或者热处理的方法来提高销轴的抗剪切能力。     

非常规井控处理技术在塔里木油田的应用

常规的井控处理方法已被业内技术人员利用谙熟,结合现场使用实际,介绍一种非常规的井控处理技术：当井内发生溢流关井后,出现旋塞阀无法打开的紧急情况时,可以在钻台面上重新安装防喷器组,将钻具临时坐挂在原防喷器组上部,利用倒装的单闸板进行钻具外的密封,使用剪切闸板剪断钻具,重新组建钻台面防喷器组以实现压井作业。     

橡胶大变形不可压缩方法试验数据处理

为提高本构关系的精度,提出用橡胶大变形不可压缩的方法来处理试验数据。根据橡胶材料单轴压缩试验数据,分别采用GB/T 7757方法和新提出的数据处理方法进行处理,得到橡胶材料的两种本构关系,并分别将其导入ABAQUS有限元分析软件模拟试验过程。研究结果表明,采用新方法计算的试样最大轴向变形量与试验测试数据的误差为20.4%,而GB/T 7757方法的误差为34.7%。大变形不可压缩方法可明显提高处理橡胶本构关系的精度。     

闸板防喷器故障树分析

根据闸板防喷器在现场应用过程中出现的典型失效案例,结合有关文献资料,利用下行法建立了闸板防喷器的故障树。分析出闸板防喷器失效的主要形式及原因,通过定性与定量分析,找出了闸板防喷器失效的结构重要度,提出密封件质量为闸板防喷器失效过程中的薄弱环节。在故障树分析理论的基础上,对失效过程中的主要因素进行了探讨,为闸板防喷器的现场使用提供了管理和维修的参考依据。