海上热采注汽管柱设计方法及应用

渤海油田石油资源以稠油为主,多元热流体吞吐是动用海上稠油资源的有效技术手段.现场注汽井多以水平井、大斜度井为主,井身结构复杂.注汽管柱在下入、注汽生产以及上提解封过程风险大.热采井注汽管柱设计是保证管柱下井安全及顺利施工的关键.本文通过空间双向弹簧元模型建立了海上热采井注汽管柱力学模型,并针对渤海油田某区块注汽井进行了...     

海上多元热流体高效注入管柱关键工具研究

目前海上多元热流体热采使用的简易式注入管柱存在管柱整体隔热性较差和水平段多元热流体注入不均等问题。为此,研制了隔热关键工具和分段注热工具,并对注入水平段进行了分段设计,形成了海上多元热流体高效注入管柱。该管柱的隔热段主要由隔热油管、隔热接箍、隔热扶正器、隔热补偿器和隔热封隔器组成,具有良好的整体隔热性能,能减少注入热流体的热损失;水平段主要由均衡注入阀、分段封隔器和油管扶正器组成,能够实现水平段均匀注入。隔热关键工具和分段注热工具均能满足在330 ℃高温下长期工作的需求,隔热性能均达到D级,其中均衡注入阀已应用7井次,水平段均实现了均匀注入。研究表明,多元热流体高效注入管柱及其关键工具能够满足海上多元热流体热高效注入的要求。      

热采井出砂套管损坏机理的有限元分析

热采井出砂套管损坏机理已成为桐油热采生产中迫切需要解决的问题。油层大量出砂造成的空洞、塌陷等引发套管弯曲，局部热应力集中，使套管应力增加而损坏。文章采用三维有限元法，对辽河油田杜84段二区内的若干口井，按照出砂量的不同进行数值计算．得到了热采井套管、水泥环、射孔与油层的应力场分布规律及套管的应力与出砂量的变化关系，并得出了热采出砂井套管损坏的机理。     

海上热采井防污染工艺管柱及配套工具

针对海上热采井采用“注、采两趟管柱”导致压井液污染地层的问题,研制了海上热采防污染工艺管柱及配套工具。该工艺管柱主要由热采防污染封隔器、热采防污染井下开关和热采插管密封器组成。热采防污染封隔器坐封、悬挂在井内后, 即可通过热采插管的上提、下放,控制井下开关的开启或关闭,从而有效封隔油层和上部空间的通道,避免压井液进入地层。通过配套工具的地面实验、模拟井实验和高温实验,表明该工具坐封、坐卡、丢手动作灵活无卡阻,密封锚定可靠,满足高温、中温、常温多轮次交替变化下的承高压性能,井下开关开启、关闭动作灵活,能够满足海上热采井多轮次注气和采油需要。     

提高热采封隔器重载弹簧爪释放成功率的有效措施

对热采封隔器重载弹簧爪机构在重载荷下释放成功率低的原因进行了深入分析，提出了相应的解决方法，即设计出自退式弹簧爪结构。通过建立新的物理模型，推导出具有普遍意义的作用系数Ｗ的函数式，并对各种控制参数的敏感性进行了分析，最终提出提高弹簧爪释放成功率的各种途径，并总结出确定各种参数的方法。     

热采桥塞堵水验封管柱的创新与应用

提出了采用热采桥塞堵水验封一体化管柱来解决桥塞的验封问题,介绍了热采桥塞堵水管柱丢手后,通过扩张式封隔器的改造,配合滑套开关解决了桥塞密封性检验,实现了桥塞一趟管柱的坐封和验封,取得了很好的效果。     

基于ANSYS的多层管柱电磁探伤方法研究

根据电磁探伤技术的基本原理,利用有限元分析软件ANSYS作为仿真分析工具,对不同缺陷所产生的漏磁信号进行分析,实现了常见缺陷漏磁场的模拟。基本思想是把待分析问题模型进行单元剖分,通过建立一个与电磁场矢量偏微分方程等价的能量泛函,并在一近似的函数空间内求此泛函的极小值,转化为求解以离散区域内各网络节点的未知矢量磁位为变量的代数方程组来解决。结果表明,该方法适用于多层金属管柱的损伤检测,不同缺陷所产生的漏磁信号不同,缺陷参数与其所产生的漏磁信号参数之间有一定的对应关系。     

海上热采封隔器密封件的优选试验研究

针对海上稠油热采水平井对热采封隔器密封件性能的特殊要求,设计了检测热采密封件性能的试验方案,制定了试验标准,检测了国内目前常用的热采密封件耐高温高压和适应温差变化的性能,优选试制了新型的密封组件,满足了热采生产井对热采封隔器的要求。文中主要介绍了试验检测所用高温高压系统、评价的方法、工艺流程、常用热采封隔器密封件检测情况、新型密封组件检测情况、试验结果的分析等。     

基于Matlab多载荷梁有限元分析

将Matlab与有限元相结合,对类似钻井管柱的多载荷梁进行有限元分析,进而编制了梁单元刚度矩阵、整体刚度矩阵及单元载荷转换为节点载荷的有限元程序.算例分析表明,该程序计算精度高,能对类似钻井管柱的多载荷梁进行有限元分析提供借鉴.     

海上热采井高效注汽及监测工艺研究与应用

渤海油田采用现有热采注汽管柱注汽时井底蒸汽干度低,达不到方案设计要求,同时注汽管柱自身无长效测试功能。 为进一步提升海上油田注汽工艺管柱性能,开展了高效注汽及监测工艺管柱研究。 通过模拟计算,明确了影响注汽管柱隔热效果的影响因素,研制了气凝胶隔热管＋隔热接箍组合管柱,提升了注汽效果;以高温光纤测试技术为基础,结合海上热采井特点和测试需求,优化设计了长效测试工艺。 现场试验表明,高温光纤测试工艺首次成功实现了海上热采井全井筒长效测试,可满足海上热采井长效测试技术需求;通过高温监测数据进行拟合计算,应用高效注汽工艺后,井底干度可达 0.50 以上,注汽效果大幅提升。 配套形成的高效注汽及监测工艺管柱将进一步提高海上稠油规模化热采开发效果。     

基于多尺度有限元模型的海上变电站管轴式吊耳强度分析

对如东海域某大型海上变电站导管架结构的管轴式吊耳,采用SACS软件建立其多尺度有限元模型,探讨吊耳类型和加筋板对其强度的影响,并将计算结果与ANSYS局部有限元模型的计算结果进行对比分析,探究多尺度有限元方法与局部有限元方法计算结果的差异。结果表明两侧斜向撑杆的设置对整个吊耳的强度变化影响不大,筋板对应力集中现象有一定的改善,且局部有限元方法的计算结果相对更为保守。     

基于有限元法对小椭圆度连续管挤毁压力研究

连续管在滚筒上缠绕和卸绕,由最初的近乎理想圆不断地椭圆化。与理想圆相比,椭圆化在很大程度上降低了连续管的挤毁压力。建立了小椭圆度连续管的有限元模型,并加载分析,将其结果与试验数据相比较,可以发现,该模型有着较高的可靠性。此外,通过该模型计算φ88.9 mm×4.83 mm、材料屈服强度514 MPa连续管不同椭圆度下的挤毁强度,并回归该规格连续管挤毁强度与椭圆度关系式。     

海上热采隔热型井下工具的研制

目前海上热采井应用的井下工具不具有隔热功能,在热采井注热流体时管柱多处存在热损失点,这在一定程度上降低了隔热管柱的整体隔热性能。为此,研制了隔热型井下工具(热补偿器、隔热型扶正器和隔热型接箍)。热补偿器主体和接头均采用隔热结构设计,确保隔热性能,主体材料选用耐腐蚀不锈钢材料并经过处理,在满足防腐蚀性能的同时又满足强度要求;隔热型扶正器采用多组扶正块均匀排列方式,保证扶正块在圆周方向上均匀受力,保证管柱居中。隔热效果检测和现场应用结果表明,海上热采隔热型井下工具的隔热性能等级达到C级以上,应用成功率达100%,提高了整体管柱的隔热性能。     

基于有限元法的热采井套损机理研究

注汽井套管既受到注汽温度所产生的热应力的影响,又受到套管、水泥环和岩层等结构应力的影响。文章对注汽井套管的失效机理和原因进行分析,归纳总结影响失效的因素;然后利用ANSYS软件建立了套管、水泥环和岩层系统的热—结构耦合的二维平面有限元分析模型。研究了参数变化对热-结构耦合的套管强度的影响。分析结果表明,在小于14mm之前套管壁厚增加会明显降低套管最大峰值应力,此后套管壁厚增加套管最大峰值应力下降速度会减缓。仅从热膨胀角度来看,套管最大峰值应力随蒸汽温度增加而增加。310°C以后套管最大峰值应力随蒸汽温度增加会加剧。     

HXJ158C型海洋修井机有限元计算与分析

结合海洋修井机的工程设计实例,利用ANSYS软件模拟计算,对其实际结构进行简化,采用整体建模分析的方法建立整机直立工作状态和井架起升状态的有限元模型,通过静力分析和模态分析,得出前10阶固有频率都在12 Hz以内,井架的振动幅度大于钻台底座。绞车主滚筒转速0～415 r/min,相应扰动频率0～7 Hz;转盘驱动最高转速221 r/min,其扰动频率在4 Hz以内。因此,由绞车带来的扰动激励容易激发井架前6阶共振,而转盘驱动的扰动激励容易激发底座的横向左右摆动。该项研究成果可为修井机设计和使用提供参考依据。     

基于有限元的膨胀管膨胀过程力学分析

为了研究膨胀管在膨胀过程中的力值分布、膨胀管外形尺寸的变化,以及管内的残余应力分布,对膨胀管和膨胀锥进行三维建模.通过ANSYS软件对膨胀过程进行有限元分析,得到膨胀管的应力分布、膨胀力值、残余应力、轴向收缩量以及壁厚变化情况.为现场施工提供理论指导.     

滩海勘探螺旋钻机井架的有限元分析

利用ANSYS软件对自行研制的滩海勘探钻机的井架进行了有限元分析,得到了井架在起升和几种工作状况下各杆件的应力分布。分析了最大应力值及其所在的位置,校核了井架的可靠性,最后对井架进行了稳定性分析,求得了井架结构的失稳载荷。计算结果可以评价井架设计方案的合理性,特别是井架起升和工作状况的可靠性。