深水SCM液压系统设计与仿真分析及样机测试北大核心CSCD

目前国内深水油田使用的SCM均从国外进口,价格昂贵且有技术壁垒。进行了深水SCM液压系统设计,考虑到整个水下生产控制系统的复杂性及对响应时间的要求,结合实际水下采油树参数,利用Simulation X软件对所设计的SCM液压系统进行了仿真模拟,分析了阀门操作时间及单个阀门开启对其余阀门状态的影响,根据仿真结果对蓄能器配置进行了确定,最终按照1∶1的比例装配了SCM工程样机,并完成了样机的功能测试及高压舱测试。仿真及样机测试结果表明,所设计的SCM液压系统综合性能满足目标油田的使用要求。本文研究成果为深水SCM的研究积累了宝贵经验,对实现深水SCM的国产化应用具有重要的意义。     

深水套筒式连接器液压系统设计与仿真分析

深水套筒式连接器的安装过程主要包括连接器的粗对中和精对中、公母毂座的对接及驱动卡爪锁紧。采用开环控制方式设计了深水套筒式连接器液压系统、速度调节回路、锁紧回路以及同步回路,并利用液压仿真软件AMESim对系统进行仿真,以验证系统的合理性。仿真结果表明,深水套筒式连接器液压系统满足深水连接器的安装要求,能实现连接器的准确安装;速度调节回路能有效调节液压缸的速度,锁紧回路能实现每组液压缸在紧急停止状况下的位置锁紧,同步回路能使液压缸基本实现位置同步。     

深水水平连接器液压同步控制仿真分析

为了保证深水水平连接器能够完成海底管道的连接任务,需采用4个动作同步的液压缸来驱动连接器执行对接动作。为了确保4个液压缸在进给和收缩时始终保持活塞杆的位移同步,设计了分流集流阀同步回路来控制4个液压缸的动作,并利用AMESim软件对同步回路模型进行仿真,得到了4个液压缸的位移同步曲线和流量同步曲线。仿真结果表明:采用分流集流阀进行流量控制,可以有效提高4个液压缸在有偏载情况下的同步精度。     

深水测试管柱动力学分析

深水测试对于及时发现和准确评价海洋深水油气藏具有重要意义,而深水测试的成功率和效果则是通过深水测试管柱力学研究的结果来评价的,其中测试管柱动力学分析可用以评价测试管柱在各种海况下的安全性。为此,提出了使用幅值响应算子（RAO）来计算钻井船纵荡水平运动和升沉运动的位移随时间响应的方法。把通过大钩补偿系统补偿后的升沉运动载荷作为测试管柱顶端的力边界条件和钻井船的纵荡水平运动位移作为测试管柱顶端的位移边界条件,应用有限元方法对测试管柱进行了动力学分析。研究得出以下结论：①在波浪的作用下,钻井船的升沉运动在3 m内,而钻井船的纵荡位移较大;②随着波高的增大,测试管柱的位移和应力波动幅度增大,而应力平均值则变化不大;③波高在10 m以内,测试管柱是安全可靠的。     

新型深水管道切管机设计与样机试验

针对深水X70级管道维修时管道切断与倒角机具二次定位困难、作业效率低的问题,提出了"一次"装夹,即可完成管道切断、倒角作业的新型深水管道切管机设计方案。该机具采用立铣方法完成切断管道、外倒角作业,采用波纹刃钻铣鍯复合刀具,解决了切断深水X70级管道时夹刀的技术难题;采用拱孔式双摇杆自定心管道夹紧装置设计方案,解决了作业时机具旋转刀盘与管道轴线偏心的技术难题。在此基础上,设计了自动补偿海水压力的液压系统,完成了样机的研制与陆上作业性能试验。结果表明该机具能够实现"一次"装夹,可以满足切割深水X70级高强度管道时不夹刀、切管时间短、倒角均匀的作业要求,从而为工程样机的研制奠定了技术基础,对实现深水管道维修作业机具的国产化具有重要意义。     

深水多梯度钻井方法及仿真分析

油气勘探开发转向海洋尤其是深海已成为必然。与陆地和浅水相比,由于深水地层特殊的地质沉积条件,深水钻井面临地层压力和破裂压力之间钻井液安全密度窗口窄的问题,井筒压力很难保持在允许的压力窗口之间。为此,介绍了多梯度钻井技术的原理、采用低密度空心球随钻分离注入的实现方法以及其优点：①可以达到较高的空心球浓度（50%~60%）,钻井液密度降低明显;②钻井液返回海面后不必分离空心球,可重新循环;③隔水管内钻井液密度和钻杆内钻井液密度相当,不会产生U形管效应;④设备所占空间少,系统操作和控制相对简单。同时,编写了多梯度钻井的仿真程序,分析了空心球注入对压力变化影响效果。结果表明,采用空心球随钻分离注入技术能够实现对井筒压力的优化分配,使井底压力在较长的井段内介于地层压力和破裂压力之间,从而达到简化井身结构的效果。     

深水高产气井测试实践与工艺分析

浅海试油测试工艺与深水试油测试工艺技术在基本原理以及工艺组织思路方面相同,其不同之处体现在工程实现,深水高产气井测试对于地面求产系统、井下系统等的稳定性要求更高,不但需要确保测试管柱与井眼的稳定性,同时还需要解决气候环境因素造成的影响问题.基于此,本文对深水高产气井测试实践与工艺展开分析.     

深水高产气井测试实践与工艺分析

介绍了一种适用于中国南海的海洋深水高产气田地层测试技术,在南海特殊环境气候以及存在出砂和形成水合物等难题状况下,通过地质解剖、工艺选择并采取有针对性措施．利用地质数据采集工艺、完井与测试工程设计、地面流程设计技术取得了深水测试井（荔湾3—1—2深水评价井）测试作业的成功,在中国海上创造了第一个成功深水测试范例,为类似深水测试技术的实施打下了基础。     

深水测试设计影响因素分析

深水地层测试是世界石油勘探技术难题之一,国内受设备及技术限制,水深大于1500 m后,测试设计和施工受到严重的限制,许多深水探井钻到目的层后因风险高而无法测试,难以实现勘探目的,或测试失败。通过对国外深水测试资料调研,分析国内深水测试技术规范建立所面临的困难。     

深水液压控制阀门执行机构失效分析

针对南中国海某气田水下液压控制阀门执行机构的失效问题,对该执行机构的设计结构进行了优化,并采用优化后的设计参数和所使用的膨胀液,分别采用伯努利方程和CFD软件进行了理论计算和有限元分析.研究表明,液控水下阀门执行机构内的压差与操作时间成反比,也与环境温度成反比.当阀门所处环境温度较低,操作速度过快时,安全阀会打开,从而...     

650修井机虚拟样机仿真分析研究

在建立650修井机主要部件的三维运动学方程和求解算法的基础上,利用虚拟样机技术建立了650修井机的三维动力学模型并进行虚拟装配。对修井机变矩器输出轴角速度和大钩速度变化规律做了仿真模拟,将仿真模拟结果与数值计算结果进行对比分析,分析结果表明,虚拟样机技术得到的仿真运动学规律与数值计算结果非常接近,从而验证了虚拟样机仿真分析是可靠的。     

离心泵叶轮虚拟样机建模与仿真

针对离心泵叶轮设计中存在的问题，以Pro／E构建了叶轮虚拟样机，借助于ANSYS进行CAE分析，为实现设计方案的优选提供了依据。使用Cult3D进行了基于网络的并行设计的基础构建，指出现代设计条件下构造集成设计环境的必要性。     

硫冷凝器管板样机数值分析与应力测试对比

针对硫冷凝器内漏问题,探讨了硫冷凝器管板改进思路.设计了刚性管板与柔性管板样机,建立了样机的数值模型并进行有限元分析,并对样机进行了压力载荷下的应力测试.2种管板样机应力测试结果与有限元数值模拟结果对比分析表明,当换热管支撑强度系数较大时,减小管板厚度对其承受机械载荷能力基本无影响,同时管板弯曲刚度下降明显,可改善因管...     

南海深水气田测试设计与实践

南海深水气田测试面临海床温度低致使测试管柱中易产生天然气水合物和深水作业费用昂贵等困难和挑战,使得深水气田测试设计不同于常规气田,测试设计时须考虑天然气水合物的形成条件预测及防治。提出了一开一关的测试流程,并对流程中4个阶段的测试时间进行了优化。以南海深水气田某气井为例进行了应用,结果表明测试非常成功,与设计基本一致。本文的测试流程目前已在南海珠江口盆地多口深水气井测试中成功应用,具有较好的推广价值。     

西非深水外输浮筒系泊系统设计分析

针对西非海域1500m水深外输浮筒系泊系统进行了设计分析。利用水动力分析软件Orca Flex建立不规则涌浪和风浪流联合作用下外输浮筒与系泊系统耦合模型,对外输浮筒系泊系统时域的动力响应结果进行统计分析。系泊系统满足了西非海域生存工况和作业工况下的设计标准及外输浮筒运动响应标准,可为深水油气开采工程提供参考。     

封隔器虚拟样机的构建与仿真研究

针对封隔器产品研发周期长、井下复杂工况可视化研究落后、缺乏破坏失效的量化界定等问题，基于参数化特征建模技术构建了封隔器虚拟样机，基于Pro／E Mechanism进行运动仿真，基于ANSYS进行有限元分析，得出优化结果。构建了CAD／CAE有机集成研发环境，为故障分析及后续研发构建了可视化研究平台，优化了研发周期和结构。     

深水测试管柱螺纹连接密封性能分析

深水测试管柱的密封性能直接关乎测试过程的安全性和测试结果的可靠性。针对深水测试管柱多单根螺纹连接的密封问题,提出深水测试管柱密封弱点分析方法,结合深水环境下测试管柱密封性能的局部分析模型,建立经济有效的评估方案,并以我国南海某深水井为对象进行实例分析。分析结果表明,示例井测试管柱的螺纹连接满足不同测试工况的密封需求;深水测试管柱的密封弱点位置为悬挂器上部临近的螺纹连接处,深水测试管柱螺纹密封的接触压力峰区位于第1个相接触螺纹面的齿根处;随着测试产量的增加,测试管柱螺纹连接密封的安全性逐渐增加,弯曲载荷对测试管柱的密封性能影响较小,轴向力和内外压是影响深水测试管柱螺纹连接密封性能的关键因素。研究结果可为我国类似南海的深水测试管柱作业提供借鉴。     

深水水下采油树系统完整性测试技术分析

针对深水区域的高压环境和复杂的地质条件,水下采油树安装时压力系统的完整性难以判断的问题,建设并形成了自主的水下采油树完整性测试技术。该技术通过自主化水下采油树完整性测试设备方案及测试步骤,提升水下采油树气密测试压力等级至10000psi,扩大移动式气压试验单元压力范围为50～22500psi,实现水下采油树在海底生产过程工况模拟,确保水下采油树保持压力系统完整状态入水安装。技术成果广泛应用于深水气田勘探开发钻完井工程中,有力保障了深水油气田安全高效开发。     

深水水下采油树界面系统模拟测试技术分析

针对深水水下采油树处于高压、低温等严苛的海底工作环境且采油树内部流动着高温高压高腐蚀性流体的特性,形成验证井口和采油树匹配性的水下采油树-水下井口界面系统模拟测试技术。该技术通过自主化测试工桩及设计步骤,采用虚拟装配和集成测试实现水下采油树与水下井口密封性能、连接界面物理匹配、倾斜测试等的检验,保障采油树海上安装时的可靠性。技术成果成功运用于国内多个气田项目采油树SRT接收测试,具有广阔的发展空间和应用前景。     

深水测试井筒水合物生成区域敏感性分析

深水测试期间,为防止水合物沉积堵塞井筒,需对水合物生成区域进行准确预测。通过实验和理论模型分析,结合现场数据与模拟比较,提出深水测试复杂组分条件下井筒油气复杂多组分水合物生成区域预测方法,对气体组分、含水率、矿化度等因素进行敏感性分析。模拟结果表明,不同气体组分,对水合物生成区域影响不同,碳数较大的烃含量越多,水合物生成区域大,是影响水合物生成区域的核心要素;含水率越大,水合物生成区域先增大后减小;矿化度越小,水合物生成区域越大。研究成果对于深水气井测试管柱内天然气水合物的防治具有一定指导意义。