采气井口装置主要零部件的失效分析

对采气井口装置主要零部件的失效形式及失效模式进行了深入的分析,发现失效形式有：电化学腐蚀分布面积较大;冲蚀产生蚀槽;分布不均匀的坑蚀;腐蚀产物使闸板卡死;阀杆与闸板或阀针联接处硫化物应力腐蚀,使阀杆断裂;磨损或腐蚀造成表面损伤,材料流失,影响密封性;密封盘根老化、鼓泡,永久变形;失效模式为：腐蚀、磨损及密封件老化;易损件有：针阀的阀针与阀座;闸阀的阀板与阀座;针阀、闸阀的阀杆、密封盘根及轴承,并提出了改善采气井口装置系统可靠性的措施。     

我国井口装置的现状及可靠性研究的必要

本文详细地描述了我国采气(油)井口装置的发展历史及其存在的问题,阐述了可靠性工程的概念及其应用,提出了开展采气井口装置可靠性研究的必要性。     

较大密闭容腔的高精度水压控制

为了精确模拟水下特种设备工作环境中外部水压的动态变化过程,检验密封装置的密封性能,提出一种基于电液力控制的水压控制方法.设计并建立包含压力传递装置、电液力控制系统等部分的较大密闭容腔水压控制系统.通过分析系统的数学模型,提出“Fuzzy+PID”复合控制策略进行水压控制.在建立的实验系统上进行实验研究.实验结果表明,水压可控范围为0.1～10 MPa,稳态误差为±0.04 MPa,压力无失真斜坡跟踪最大速率可达±2 MPa/s.     

自润滑光杆密封装置的研制与应用

针对低渗透油田部分低产液抽油井在生产过程中间歇出液,导致光杆发热,井口盘根加快磨损,井口密封失效,发生油气泄漏问题,研制了自润滑井口光杆密封装置。该装置工作阀横向调整,两级密封,可实现不停机更换盘根,盘根具有自磨自补特点;井口油杯可使光杆全程润滑。本文阐述了自润滑的井口光杆密封器的结构、工作原理、特点及应用情况。     

金属密封油管头在热采井口装置中的应用

针对新疆油田现役稠油热采井口装置的油管悬挂方式和密封机构上给后期的维护和保养带来的诸多不便,我们设计了金属密封油管头装置,并在热采井口装置得到应用.该装置密封可靠,能够适应新疆油田地区高温、高压的热采工况,并且在后期的维护、保养过程中能够实施有效的井控,也能够满足实施带压作业的要求.     

油气田井口数据实时检测及远程传输系统

针对油气田井口数据的人工采集、有线传输存在的数据更新周期长、维护困难等问题,设计和开发了油气田井口数据实时检测及远程传输系统.采用单片机控制、短波/超短波无线通信技术,实现对油气田井口油体的温度、压力、流量等参数的实时采集、USB便携存储及无线远程传输,并设计上位机监控软件.本系统已成功在油田投入运行,传输距离100km,传输速率2400bps,误码率0.4%.     

浅析压裂用井口装置的安全使用

为了避免出现因压裂用井口装置使用不当所造成的安全事故,按照钻井、试气及井下操作等方面已形成的系列行业标准要求,通过规范设备的安装、操作环节、压力试验要求,提出密封失效时的紧急处理措施,以杜绝现场事故的发生.     

冷冻暂堵技术在赵兰庄高含硫井换装井口中的应用

在华北油田赵兰庄高含硫隐患井治理中,鉴于安装井口和修复换装受腐蚀损坏井口施工时的安全需要,施工前必须首先对安装井口装置载体的油层套管及井筒进行临时封堵,采用了井口冷冻暂堵技术,通过在套管外围采用干冰降温,使进入井筒内的暂堵剂冻结,形成冰冻段塞密封井筒,封隔井内压力和阻止H2S逸出通道,其后自然融化。该技术具有快速冷冻、密封效果好、成本低等优势,在赵12等井得到有效的应用,对以后类似井有重要的借鉴作用和一定的现场指导意义。     

井口电缆防喷装置的引进和应用

由于石油行业在工程现场对环境保护的要求越来越高,所以在高压密闭状态下完成测井、测试作业将逐渐成为今后井筒技术服务的发展趋势,作为一种值得发展和开发的石油机械--井口电缆防喷装置在井筒技术服务领域有着广阔的应用前景。现场应用效果表明,该套电缆防喷装置能够实现电缆起、下井过程中的动态密封和长时间的静态密封,做到井口无漏失;具有处置异常情况发生的能力;操作简便,安全可靠。     

水压试验机密封装置的设计与计算

使用水压机对焊管进行压力试验的有效性,关键在于水压机密封装置技术的先进程度通过对不同类型水压机密封装置的对比,设计出性能更优的密封装置——聚氨酯端面密封装置该装置采用新型优质密封圈以及新型端面密封结构,提高了设备的密封性和可靠性．     

干气密封的流动数值模拟

在探讨干气密封工作原理的基础上提出了利用流动数值模拟进行干气密封端面设计的一种新方法，即选用三维的纳维一斯托克斯方程作为控制方程，用改进的压力偶联方程组半隐式方法(SIMPLER算法)对方程组进行离散，对干气密封摩擦副之间的气体流动进行了数值模拟。利用该方法不仅求得了计算域内的压力分布，而且还求得了速度分布。计算结果表明，干气密封的开槽区域的密封堰对气体产生泵送作用，增大了密封槽内气体的压力，大大增强了干气密封的开启效应，而密封坝对气体流动起到节制作用。对计算结果进行分析，求得了干气密封的工作点和泄漏量，计算泄漏量与实测值很吻合，相对误差不超过10％，与常用的二维计算方法相比，可得到更为精确的结果，为进行干气密封端面二维、三维沟槽结构的优化设计提供了正确、可靠的理论依据。     

利用气井自身能量排水采气研究及应用

随着含水气田开采时间的增加和开发程度的加深,气井产水逐渐增多,造成油管压力损失增加,井口流动压力下降,严重时甚至造成气井积液,大大降低气井的采收率。因此了解气井出水阶段及带水采气条件,提早更换小直径油管的排水采气工艺,消除和延缓水患,以保障气田合理、高效的开发。通过研究高气液比气井临界携液产量模型,推导适合不同雷诺数范围的油管直径,为井下作业油管直径的选取及更换提供理论依据。     

天然气管式除砂器结构设计与性能评价

海上天然气凝析液井口平台具有空间有限、远离陆地、无人员常驻、设备维护成本高等特点,对除砂设备与工艺提出了更高的挑战。针对这个问题,提出了一种结构紧凑、体积小的管式除砂设备,并以压降、质量分离效率、粒级分离效率为评价指标对除砂器性能进行了评价。结果表明,分离室直径由D1发展为2D1的过程中,质量分离效率提升较快。继续对分离室扩径,质量分离效率升高趋势减缓,除砂器压降迅速增大;除砂器采用二级分离结构对分离性能的提升较为明显,质量分离效率提升20%以上。将分离后的砂砾粒径与管道携砂临界粒径、井口安全运行临界粒径进行比较,大粒径砂砾的分离效率达到80%以上,管式除砂器可以完成海洋井口平台砂砾预分离任务。     

封油边形状对流场结构及承载力的影响

为揭示高档数控机床中静压油腔几何形状对承载力的影响,研究了油腔封油边形状对油腔内部流场结构及承载力的影响.模拟封油边高度、长度、角度及微结构等因素对流场中的涡胞结构和承载力的影响.计算结果表明,承载力与入口雷诺数Re、封油边长度成正比;增加封油边高度和微结构将减少承载力;封油边角度对流场涡胞结构影响明显,但对承载力影响微小.该研究对优化高档数控机床静压油腔结构,提高承载力有指导意义.     

相渗曲线对凝析气井动态影响研究

采用新疆吉拉克气田真实油气流体、生产井段岩芯,测试了高温高压平衡油气相渗曲线、常规相渗曲线以及改进的考虑束缚气影响常规相渗曲线;建立了单井模型,分析了不同相渗曲线对凝析气井生产动态的影响.研究表明:采用不同油气相渗曲线(平衡相渗、改进相渗、未考虑束缚气影响的常规相渗)对单井动态进行预测,所得结果表明三种相渗预测的气采收率相近,油采收率依次下降,近井地带凝析油饱和度依次上升;对正确选择相渗曲线认识气田开发,指导气田的后期开发方案部署具有重要意义.     

涪陵页岩气求产试气工艺优化与应用

常规的高压气井试气流程一般采用多级降压装置,设备占地面积大,不适合焦石坝工区施工现场条件;按常规天然气井试气工作制求产时,产量波动幅度较大、求产时间长;冬季施工时,井口附近会产生天然气水合物,导致连续油管发生冰卡现象。工艺优化后,放喷压力20MPa~30MPa、不含H2S的气井,采用一级降压;求产试气采用套管放喷,尽快带液求产。试气油嘴系列为:17mm、15mm、12mm、10mm、8mm、6mm、4mm,现场根据出砂情况调整油嘴大小;当井口压力高于20MPa、环境温度低于22℃时,启动防冰卡预案,有效防止因生产天然气水合物而发生的冰卡。     

高压干气密封流场数值模拟

干气密封在高温、高压以及各种腐蚀性介质的应用越来越广泛,高压高温给干气密封带来什么影响,人们的认识还不足,特别是理论计算中存在许多问题。我们知道高压工况下,干气密封端面气膜流场的压力和温度变化较大,而介质密度、粘度应是随压力和温度的变化而变化的,特别是气体的密度受压力的影响较大。但以往的传统干气密封数值模拟中,大多是密封介质的密度按照假设温度和压力值选定,并未曾考虑到密封介质物性参数变化对密封性能的影响,因此研究结果难免有些误差。本文提出了高压干气密封流场计算的新方法,考虑了流场和温度场变化对密度的影响。首先使用ANSYS Workbench软件对密封环进行热分析,得到了密封环的温度场分布,并推出端面气膜的温度分布;采用用户自定义函数（UDF）将密封介质N2的密度定义为压力和温度的区间函数,用加载了UDF的Fluent软件对端面气膜流场进行数值模拟计算,通过不断地迭代计算得到端面流场的压力分布和开启力。 分别采用变密度（自定义密度为压力和温度的函数）和定密度（直接将密度设定为定值）两种方法,通过Fluent软件对上述干气密封流场进行了模拟仿真,并进行了网格尺寸在模拟仿真时的无关性验证。对比模拟结果,可以看到变密度方法所得到的计算结果更接近工况实际情况,该算法解决了模拟计算中介质物性参数设置存在的问题,值得借鉴。 研究发现：使用Fluent的UDF功能来描述干气密封端面间隙气体密度的变化是可行的,为更精确地模拟端面间隙流场提供了一种新方法。在高压工况下,压力变化对气体密度影响较大,变密度方法能够更加真实地反映其流场。此外还应考虑温度变化对气体密度的影响。     

干气密封设计的探讨

在介绍了干气密封特点、工作原理及设计基准的基础上,对干气密封端面形状、动压槽深度、端面面积、温度、气压、气污染、材质等方面探讨了影响干气密封性能的主要参数.最后指出干气密封设计的现状及面临的问题.     

管输天然气输配波动问题与影响因素研究

针对高压管输天然气在阀门启闭瞬间产生的水力波动、不稳定流动等现象,以湖北某天然气门站为例,在已知天然气管网等相关设备参数的基础上,探究考证此现象对天然气管网安全的影响。一方面,通过力学方程对产生水力波动的天然气控制体进行受力分析,推导求解出最大的水力扰动压强约为0. 093 MPa;另一方面,利用模拟软件RealPipe-Gas对水力波动过程进行仿真模拟,确定扰动压强大致为0. 06～0. 09 MPa。采用控制变量法,模拟不同变量工况下流量、管网压力、管径对波动大小的影响,分析水力波动对系统造成的影响,并给出了减轻波动的相应措施。