井口装置及采油树试压接头拆装机简介及工艺研究

井口装置及采油树试压接头的拆装依靠人工紧固,容易出现管钳打滑、活动钳口断脱等,容易造成人身伤害,拆装时劳动强度大、返工率高。为此研制出专门拆装采油树试压接头的设备,该设备采用液压传动,整体结构设计合理,操作方便,经过现场实际检验验证,其安全可靠,目前已在油田范围内推广使用。     

采油树试压装置的改进

由于采油树试压设备多采用单件试压装置轮换作业 ,拆卸频繁 ,工作强度大 ,存在安全隐患。采用组合试压装置后不仅解决了上述问题 ,而且试压用水回流率达80 % ,试压检验结果一次成功率达 10 0 %。     

井口带压换阀门用组合式堵塞器的设计

为了实现带压换阀门、阀门心子或攻扣粘堵本体砂眼漏等特殊作业，设计了井口带压换阀门用组合式堵塞器。该堵塞器由固定和可动两大部分组成。固定部分保证堵塞器的可动部分能有效支承、密封和进退受控等；可动部分保证堵塞器能顺利通过1号和4号阀门的通径（65mm)，从而到达过渡短节内。该堵塞器采用支承卡子卡在过渡短节法兰上，通过转动手轮，使杆下移，带动堵塞器到达更换阀门下端需堵部位，从而堵住要换阀门内的高压天然气。     

井口带压换阀门用组合式堵塞器的设计

为了实现带压换阀门、阀门心子或攻扣粘堵本体砂眼漏等特殊作业 ,设计了井口带压换阀门用组合式堵塞器。该堵塞器由固定和可动两大部分组成。固定部分保证堵塞器的可动部分能有效支承、密封和进退受控等 ;可动部分保证堵塞器能顺利通过 1号和 4号阀门的通径 (6 5mm) ,从而到达过渡短节内。该堵塞器采用支承卡子卡在过渡短节法兰上 ,通过转动手轮 ,使杆下移 ,带动堵塞器到达要换阀门下端需堵部位 ,从而堵住要换阀门内的高压天然气。     

新型采油树高压测试工艺

针对采油树高压测试普遍存在的工艺落后,安全防护功能差,检测不能完全满足标准要求等问题,研制了新型采油树高压测试工艺,该工艺技术确保了高压测试中人员的安全和高压测试质量。     

深水采油树井口连接器锁紧机构设计研究

分析了水下采油树的关键部件——井口连接器的功能、类型及结构.针对水深300 m、设计压力为34.5 MPa(5 000 psi)、设计温度为-18～121℃的卧式采油树,根据ISO 13628 4和API17D相应规范,在考虑井口结构、目标油田油藏特性和环境参数的基础上,设计采油树井口连接器,并对关键部件C型锁紧环所需要的液压锁紧力进行计算分析;利用ABAQUS软件对液压锁紧力进行验证和强度校核.计算结果表明:所设计的锁紧机构满足井口连接器和水下采油树的需要.     

井口装置和采油树的特种设备制造许可

遵循国家相关安全技术法规,在分析井口装置和采油树生产企业基本情况的基础上,论述了开展特种设备制造许可的必要性,详细介绍了该产品鉴定评审和型式试验的程序要求,并分析了特种设备制造许可与质量管理体系认证的主要区别,供相关企业取证参考。     

带压更换采油树技术

为解决传统方法更换生产井和注水井采油树下总闸门时存在的施工周期长、作业成本高、易造成储层污染的问题,进行了带压更换采油树技术研究。从封堵油管、密封井口、下入和起出油管堵塞工具入手,设计了能承压35 MPa的油管堵塞器,抗拉240 kN的打捞筒,最大拉力157 kN、最大推力227 kN的双向液压缸和抗内压70 MPa、密封压力35 MPa的防喷管等关键工具,制定了带压更换采油树工艺流程,形成了带压更换采油树技术。带压更换采油树技术在大港油田ZH4×2井进行了现场试验,与未应用该技术的油井相比,占井周期缩短约20 d,提前恢复注水约400 m3,节约费用约7.8万元,并且有效避免了储层污染,保持了油藏的注采平衡。这表明,带压更换采油树技术能显著缩短作业周期,降低作业成本,具有广泛的推广应用前景。      

井口装置和采油树PR2性能鉴定试验研究

井口装置和采油树产品是否达到PR2级的性能要求,只有通过符合PR2试验要求的试验设备或系统、按照规定的性能鉴定程序进行试验来验证。为此,建立了井口装置和采油树PR2性能鉴定试验系统,系统包括静水压试验台、气密封试验台、阀门开关试验台、悬挂器载荷试验台、步入式温度试验系统、气体收集系统、数据采集和监控系统等。试验系统经过8次阀门样机和3次心轴式悬挂器的PR2试验,试验结果表明其各项功能和试验数据的准确度均符合GB/T 22513对PR2性能鉴定的要求。最后分析了PR2性能鉴定试验成败的原因,并提出建议。     

水下卧式采油树井口连接器VX钢圈力学特性研究

VX钢圈是水下卧式采油树连接器上的全金属锥形密封圈,其性能好坏直接影响着采油树功能的实现。为保证密封件的性能,需要进行密封件力学特性及相关参数的计算。根据VX钢圈密封的工作原理,对VX钢圈密封锥面进行预紧及操作工况下的力学分析,推导出了VX密封钢圈的预紧接触应力和操作接触应力公式,并用ABAQUS有限元法对推导的VX钢圈的设计计算公式进行验证及相关分析,指出在操作工况下,钢圈接触应力与内压呈线性关系,先随内压增大而降低,到达最低值后,则随内压增大而线性增大,钢圈实现自紧密封。     

水下采油树油管悬挂器密封技术研究与发展趋势

水下采油树油管悬挂器是水下生产系统的关键设备,其密封性能关系到深水石油开发的成败。介绍了国外ABB Vetco Gray公司、Cameron公司、Dril-Quip公司和FMC公司的水下油管悬挂器密封技术,阐述了密封作用的原理,并对国外公司不同类型密封圈的性能进行了对比。同时分析了水下油管悬挂器密封的关键技术,总结了高温、高压、强腐蚀环境下油管悬挂器密封的发展趋势,最后指出金属与非金属组合的密封形式是当前水下油管悬挂器密封设计的主流,PTFE和PEEK等密封材料的发展将大大增强悬挂器的密封性能,其他新材料的出现也必将提高悬挂器密封的可靠性。     

水下采油树防护装置结构优化设计

水下采油树是水下生产系统不可或缺的核心设备之一,可以控制油气的开采速度,实时监测和调整生产情况。但在长期水下作业环境下,水下采油树容易遭遇多种环境及非环境荷载,如坠落物的冲击力、渔网的拖拽力、洋流的作用力等,对采油树造成危害。为避免或降低上述作用力对水下采油树的影响,需在水下采油树周围布置防护装置,以确保水下采油树在役期内的作业安全。本文针对渤海海域海床特点,利用结构建模和分析软件,对防护装置底部和主框架结构进行了结构优化设计,对驳船运输工况、海上吊装工况、在位作业工况进行了校核,确保了防护装置在役期内的结构安全。     

深水采油树油管悬挂器下放工具关键参数设计

国内深水采油树研究处于起步阶段,迫切需要对水下采油树的各重要部件进行设计研究。为此,针对水深为1 500 m、压力等级为69 MPa、温度等级为-18~120℃的设计条件,根据ISO 13628-4和API 17D的相应规范,设计了一套深水采油树油管悬挂器下放工具,对该工具的关键参数进行了设计分析,计算了锁紧环径向挤压力的大小,并对下放工具的主要受力零件进行了有限元强度分析。分析结果表明,设计的下放工具满足强度和功能要求。     

井控器材井口快速试压工具

修井施工单井更换频次高、施工周期短、地层压力低及整井试压无法实现等因素极大地限制了修井井控器材的单井试压,为此研究设计了井控器材井口快速试压工具。该工具可以在一次试压过程就能将所有的井控防喷器材以及井控系统中的关键环节全部检验一遍。现场试验结果表明,工具能在一个班组人员的操作下,上修第一时间快速试压,用1台手压泵和约30 L清水,用时约30 min即可完成对修井单井井口的针对性试压,使修井井控工作得到最大程度上的安全保障。     

全井口密封性能检验装置应用研究

针对在油气层打开的情况下,现场井控装备拆装后,对全封闸板和采油（气）树及油管头、套管头之间的试压,研究形成了对高压、高含硫等有毒有害气体井在打开油气层之后的三种试压工具,即油管内堵塞工具、管挂堵塞工具、套管堵塞工具。通过现场试验,保证了井控安全的绝无一失。     

水下采油树及下放安装技术研究

了解水下设备的结构类型与控制方法,掌握正确的安装方式是深水钻、完井工程研究的重要内容。介绍了水下采油树的发展、结构组成与不同类型的优缺点,分析其远程控制的实现方式,研究下放安装步骤与要求。为我国水下采油树的选型与自主研发提供借鉴与思路。     

KL130-105型压裂井口试压技术

为解决KL130-105型压裂井口试压检验密封性的安全生产难题,利用浮动活塞技术,研制了BH-Y341套管堵塞器,配套了悬挂密封装置和连接管等工具,提出试压工艺流程,形成KL130-105型压裂井口试压工艺技术.室内测试试验表明,BH-Y341套管堵塞器可承受90 MPa压力,完全满足现场施工需求.现场先后在NG36-...     

基于蒙特卡洛的水下采油树本体安装工具结构可靠性分析方法

水下采油树本体安装工具是进行树体锁紧、下放与回收等操作的重要装备,水下采油树本体安装工具受力不均失效,易引起安装失败,甚至造成重大安全事故。分析计算了水下采油树本体安装工具在钻杆下放过程中受到的环境载荷,分别建立了安装工具锁紧和下放水下采油树工况的有限元模型,研究了锁紧状态和下放过程中安装工具的受力情况。根据蒙特卡洛抽样理论,进行了作业锁块、树体和驱动环对海流、温度、外压等3个环境参数的敏感性分析,形成了水下采油树本体安装工具的结构受力可靠性分析方法。本文研究结果可为中国水下采油树的自主研发与国产化应用提供参考。     

基于AMESim的采油树送入工具液压系统仿真

为了初步验证水下采油树送入工具的液压缸结构设计的合理性,以及液压元件的选型是否正确,以水下立式采油树送入工具所需完成的动作为基础,设计液压系统。基于AMESim软件进行模型搭建、参数设置与系统仿真,得出水下立式采油树送入工具安装时间的估计值,分析液压系统的同步性。仿真结果表明,该液压缸的结构设计合理,符合工作要求,而且有较好的同步性。为现场液压系统的安装和选型提供参考。     

水下采油树系统配套工具技术研究和发展建议

水下采油树系统配套工具由一系列工具组成,是完成水下采油树和油管悬挂器等水下设备吊装、运输、安装、回收、测试及使用维护等作业的必要设备,对深水油气开发起着至关重要的作用。在分析水下采油树系统配套工具国内外发展状况的基础上,剖析了典型水下采油树配套工具的主要功能和组成,详述了配套工具研究中的核心技术,如安装回收、锁紧解锁和远程导向定位等设计技术,以及加工制造和试验验证等方面的研究重点和研究方法,为设计和使用水下采油树配套工具提供了理论依据,并给出了配套工具未来在专业化设计、模块化设计和集成化设计等方面的发展建议。研究结果对水下采油树系统配套工具的研发具有一定的指导意义。