可膨胀管技术及其在石油工业中的应用

可膨胀管技术是石油工业领域发展十分快速的技术之一。该技术可用于多种类型油井建井、完井及固井作业,使用范围从陆地到浅海,甚至深海。可膨胀管可分为可膨胀割缝管和实体可膨胀管两大类。其中,可膨胀割缝管可用于可膨胀防砂管、裸眼井衬管、可膨胀完井衬管;实体可膨胀管可用于尾管悬挂器和应急套管。文章分别介绍了各种膨胀管的膨胀机理、优点及其应用。     

可膨胀管旋转膨胀系统设计研究

早期的膨胀锥在应用于实体管膨胀时，不但需要较大的轴向力，而且存在套管膨胀后的轴向尺寸会有较大的减小等难题。文章根据旋转膨胀系统结构中滚轮上所受的压力、滚轮轴强度、所需的液体压力及活塞直径等参数，从保证套管能被顺利膨胀出发，结合工程实际，建立了力学分析模型，并设计了旋转膨胀系统的具体结构，对主要零件及主要参数（本体、活塞、滚轮轴、滚轮等）进行了强度设计和尺寸设计。所设计的整套膨胀系统在钻压作用下沿轴向有一位移，同时限压阀因为压力降低而复位，液体压力再次逐渐升高，这样就完成了一个周期动作。上面的动作周而复始，形成了一个连续的膨胀过程，从而完成对套管的膨胀作业。     

可膨胀管在石油工业中的应用

介绍了美国Enventure Global Technology LLC公司开发的4种不同的实体可膨胀衬管,可膨胀衬管在膨胀过程中衬管温度的提高仅比环境温度高7.22℃,不会影响衬管材质,用于套管低压补贴作业十分经济有效;裸眼井衬管通常约以6.1m/min的速度进行膨胀,在采用φ339.7 mm衬管情况下,推动膨胀锥体的压力约为12.6 MPa,整个系统设计的压力均低于35MPa;套管井衬管可有效地用来修补油井损坏套管,或用来对套管内壁进行加衬里处理,以及实施封堵工艺;可膨胀防砂筛管在遇到井眼直径需要增加或缩小时,其内置活塞会展开或收缩,所需的膨胀力靠其锥形球状体和活塞上的柔性旋转球产生。     

可膨胀管工艺

可膨胀管(SET)工艺是国外开发的一项新技术，采用膨胀锥通过钢管就地膨胀，从而使钢管内径减小最少。它可以广泛地用于深水、深井、大位移井、分支井等的钻井和完井，还可用于采油、修井等作业中。文中在简要介绍膨胀系统的基础上，主要介绍了裸眼可膨胀尾管(OHL)系统、套管井可膨胀尾管(CHL)系统、可膨胀尾管悬挂器(ELH)，最后概述了其现场应用。利用可膨胀管工艺，可以最大程度地降低钻井和采油成本，提高产量。     

可膨胀管技术及其在石油钻采行业中的应用

当今世界的石油勘探开发主要向深层系和海上发展 ,石油钻井的难度越来越大 ,可膨胀管技术的成功开发解决了变径井完井的难题。可膨胀管技术的就是将膨胀管下到井下预定位置之后 ,利用驱动头使膨胀管产生永久变形 ,从而达到增大采油管柱内径或井径之目的。可膨胀管主要有 3种用途 :一是用作应急套管解决复杂井段的井壁稳定问题 ;二是用作尾管悬挂器 ,可延长平均故障间隔时间 ,减少费用 ;三是用于砂控。该技术可应用于钻井、完井、采油、修井等作业 ,被认为是 2 1世纪石油钻采行业中的核心技术     

可膨胀管技术研究进展与工程应用

为了应对石油钻井中堵漏、修复、防塌和防砂等技术难题,国外已经成功地应用可膨胀管技术,国内也进行了理论研究和室内试验。综述了近年来国内外可膨胀管技术的发展状况,及其关键技术的研究进展。介绍了实体可膨胀管技术(SET)和可膨胀割缝管技术(EST)的工程应用实例,并指出可膨胀管技术的发展方向。     

新一代旋转可膨胀管系统力学特性研究

利用有限元模拟分析方法,研究了新一代旋转可膨胀管系统的力学特性,得出如下结论:(1)膨胀心头旋转角速度对可膨胀管自由端面总轴向位移、对可膨胀管壁厚减薄量、对膨胀后膨胀管最大残余应力的影响均很小;(2)随着膨胀心头旋转角速度的增加,所需最大膨胀力迅速减小,可用拟合多项式表示;(3)随着膨胀心头旋转角速度的增加,膨胀过程中产生的最大接触应力整体上呈增加趋势,也可用拟合多项式表示。     

可膨胀管固井技术的工业应用

介绍了可膨胀固井技术的原理、现场应用及存在的问题和发展趋势，指出我国的科研院所及相关企业应尽早开展此项技术的研究。     

可膨胀管堵水工艺技术研究与应用

可膨胀管堵水技术是一种利用膨胀管对套管补贴以实现水层封堵的新技术。文中阐述了可膨胀管堵水技术原理和工艺实施要点，结合实例，对施工效果进行了评价，分析该工艺的适用性，指出套管质量的好坏对堵水效果具有重大影响，清理套管是一项重要的技术工作。     

膨胀管抗外挤强度试验研究

膨胀管膨胀后其抗外挤能力降低是制约膨胀管技术发展的重要因素。通过试验模拟实体膨胀管膨胀时的力学环境,分析了管材壁厚及残余应力在塑性膨胀过程中的变化规律。结果表明:膨胀管大塑性变形会导致壁厚减少,壁厚不均匀程度放大,并产生残余应力;膨胀管内表面产生拉应力,外表面产生压应力,应力差值在薄壁端最大,薄壁端也是膨胀管在外压作用下的屈服点;在膨胀管变形过程中薄壁端的变形速率高于厚壁端的变形速率,产生的残余应力与实测值基本相符,说明膨胀管原始壁厚的不均匀变形是残余应力增加、抗外挤能力降低的主要因素。     

制造执行系统在高频焊管生产线上的应用前景

分析论证了高频焊管企业建设制造执行系统(MES)的必要性,提出了MES的基本管理范畴和基本构架,以及MES中几个重要模块的功能说明。最后对MES与企业基础自动化层和企业ERP之间的关系作了简述。     

HFW焊管制管各工序质量控制

HFW焊管具有生产效率高、制造成本低、尺寸形状精度高、外型美观等优点,近5年在焊管行业得到了迅速发展。目前国内建设的HFW焊管机组虽然较多、产能较大,但还存在产品质量不稳定、发展不平衡等问题。结合宝钢HFW焊管生产的实践经验,从可能引起钢管质量问题的焊管段和精整段各工序,如原料准备、成型工艺、焊接控制、焊缝热处理、理化检验等环节进行了分析,提出了各工序对应的质量控制措施,以确保HFW焊管最终的产品质量。     

HFW焊管滚槽加工对焊缝开裂的影响

为了研究HFW焊管滚槽加工中焊缝区域开裂的原因,基于热-力顺序耦合、显示动力学的理论,利用ABAQUS有限元模拟分析软件,建立焊接与滚槽工艺模型,分析了加工工艺对滚槽开裂的影响,并通过试验验证了模型的准确性。研究表明:进行滚压加工中,焊缝处的焊接残余应力会影响滚压最大压力以及最大切向应力值;在总下压量一定时,滚压圈数大于6圈,焊缝处所受滚压压力以及最大切向应力趋于稳定且小于材料抗拉强度;均匀下压时,焊缝处所受滚压压力和最大切向应力最小;滚压初位置在母材区域时,焊缝处所受滚压压力和最大切向应力最小。     

高频直缝焊管机组的调整及常见生产故障分析(三)

叙述了高频焊管生产前的准备工作和轧辊安装方法，以及在生产中的一些常见故障，并对故障原因进行了简要分析，提出了解决问题的具体方法，对焊管机组的作业人员有较强的指导作用。     

HFW焊管生产线入口段钢带扭转方向及剪焊机的改进

通过对HFW焊管生产线入口段设备运行情况的分析,指出了钢带接头焊缝在经过活套时容易断裂及原剪切对焊机的前夹紧机构等存在的问题。分别对钢带进入活套的方向、焊枪及剪焊机的前夹紧机构进行了改进。该生产线入口段设备经过改进之后,简化了剪切对焊机的结构,降低了带钢接头在活套中的断裂次数以及机械、电气等的故障率,设备使用方便,维护简便。     

HFW焊管轧机管理系统

对HFW焊管轧机管理系统的构成进行了简要论述,并对其设置和扩展进行了简要介绍.该管理系统设计为2级结构:1级为“操作级”,2级为“监督级”.该系统可以分成6个模块:轧辊状态管理软件模块、开机/停机时间报告软件模块、生产监测软件模块、趋势软件模块、数据打印软件模块以及钢带跟踪软件模块.通过应用发现,该轧机管理系统可以有效提高生产和工作效率.     

HFW焊管焊缝熔合线宽度的控制

为了合理地控制HFW焊管焊缝熔合线的宽度,提高焊管产品的焊接质量,以某规格3个钢级（B/X52/X60）高频焊管为例,按照API SPEC 5L及GB/T 9711的相关要求对焊缝性能进行了检测,分析了焊管母材化学成分对焊缝熔合线宽度及产品性能的影响。结果表明,HFW焊缝熔合线宽度随管线钢含C量下降而减小;对于焊接管线管,中部熔合线尺寸fn=0.02～0.08 mm,f0 /fn=1.9～2.3,有利于预防加热不充分导致的不良焊接,也利于氧化物正常排出,从而保证HFW焊管产品的质量。     

天然气输送管道用L360钢HFW焊管失效分析

某天然气输送管道工程项目现场试压作业过程中,当管道内压上升至3.6 MPa时,发现试压段L360钢?准406.4 mm×7.1 mm 规格HFW管道存在泄漏现象。针对这一现象,利用化学分析、力学性能检测、宏观及扫描电镜显微分析等试验方法,对现场输送管道用HFW钢管焊缝处开裂的原因进行了分析。试验结果显示,该管体曾经过补焊,补焊组织中存在粗大的魏氏组织和马氏体组织,补焊金属与管体母材之间存在密集夹杂物。结果表明,管体补焊过程热输入较大、管体表面补焊工艺质量欠佳是导致管道打压泄漏的主要原因。     

提高HFW钢管合格率的有效措施

为提高HFW钢管的合格率,减少因生产停车造成的材料损耗,利用生产线已有的配置对热处理不合格钢管焊缝采取补充加热措施进行处理,并通过拉伸试验、夏比冲击试验、压扁试验、金相检验以及无损检测研究分析了经过补充加热HFW钢管焊缝的性能。试验结果表明,经过补充加热后,HFW钢管焊缝的抗拉强度、低温冲击韧性、压扁性能、显微组织及无损检测结果均达到GB/T 9711—2011 PSL2及订单技术规格书的要求,说明补充加热措施可以改善HFW钢管焊缝的综合力学性能。     

MEER孔型设计方法在宝钢HFW焊管成型机组的应用

在研究HFW焊管精成型变形规律的基础上,确定了精成型辊的孔型设计原则。从孔型圆周长、导向片宽度、孔型半径、辊缝及轧辊底径等5个方面标准化孔型设计方法,得出了各道次圆弧周长的计算方法,从而快速地推导出孔型半径,轧辊底径等参数,形成了一套精成型辊孔型设计方法,计算结果准确。