水下连接器密封结构设计参数灵敏性分析

分析了卡爪式水下连接器密封结构的接触载荷和设计参数之间的关系,通过求解压缩量与接触载荷的理论关系方程,获得接触载荷与设计参数变量的显式表达式。以压缩量、密封面倾斜角、密封环圆弧曲率、中径高、密封环弹性模量等5个设计参数为自变量,分析参数变化对接触载荷的影响。基于正交设计方法,获得了各参数的灵敏度衡量值,并对各参数的影响大小进行排序。研究结果表明,在同一压缩量情况下,接触载荷随密封环圆弧曲率的增大而增大,随弹性模量增大而增大,但随密封面倾斜角的增大而减小,随中径高的增大在逐渐减小。相对于接触载荷,压缩量对其影响最敏感,中径高次之,最不敏感的是密封接触面倾斜角。     

水下井口连接器密封结构性能分析

水下井口连接器在生产过程中面临的工况和环境较复杂。通过有限元计算,分析了连接器在安装预紧工况和生产工况下密封圈的密封性能。研究了轴向预紧力、密封圈接触应力和径向压缩量等参数之间的相互影响规律。通过编写Abaqus的inp程序,分析完井与修井工况下承受弯矩载荷的井口连接器密封性能,研究了金属密封圈左右接触面不同弯矩载荷下的接触应力相互影响规律。分析结果表明,连接器在承受2.02×10~6N·m的弯矩条件下,金属密封圈虽然发生面积较大的屈服,但是仍然具有密封性,能够有效密封内压。研究成果可为水下井口连接器的安全应用提供参考。     

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。     

水下井口连接器密封性能影响因素分析与优化

水下井口连接器作为连接高压井口与水下采油树、防止井内高温高压流体泄漏的关键设备,其承受着极其恶劣的载荷作用。为研究内压工况下流体渗透压力对井口连接器金属-金属密封的影响,以自主研制的井口连接器为对象,考虑流体渗透压力对VX钢圈密封性能的影响,运用ABAQUS软件分析了井口连接器在预紧和内压工况下的密封性能,探究了预紧力、介质压力、密封圈材料性能和结构参数对其接触应力的影响规律。研究结果表明：轴向预紧力是影响连接器密封性能的重要因素,在保证连接器结构强度下应尽量增大预紧力;随着内压的增大,上密封面的接触应力增加,趋势与下密封面相比较增加速率变低,且下密封面接触应力大于上密封面;316L不锈钢满足密封准则,用其作为密封圈材料更为经济;最优密封锥面锥角α为22.75°,最优密封面宽度b₀为28mm。所得结论可为其他类型水下井口连接器的密封结构设计提供依据。     

水下油气装备VGX钢圈密封型面设计

金属钢圈密封作为水下装备密封关键技术之一,广泛应用于水下井口头和水下采油树等装备的重要连接部位。然而,国内研究重点均集中于密封钢圈,对连接部位密封型面设计研究较少。鉴于此,选取应用最广泛的VGX钢圈,基于功能性与安全可靠性要求,设计了2种密封型面,通过有限元计算进行了分析对比,并进行了实验室密封性能测试。研究结果表明:接触面角度差是VGX钢圈密封型面设计的核心要素;Ⅰ型型面与Ⅱ型型面均满足功能性、安全可靠性及使用寿命要求,且各有特点,其中,Ⅰ型型面备用密封比压更高,Ⅱ型型面主密封能力相对更优,可根据具体使用需求选择合适型面。所得结论可为水下装备其他金属密封设计提供借鉴和参考。     

含腐蚀缺陷的水下连接器密封圈性能分析

密封性能是水下连接器的设计难点,实现密封的核心部件是金属密封圈.为了分析腐蚀对金属密封圈密封性能的影响,利用SolidWorks建立含有腐蚀缺陷密封圈的水下连接器三维仿真模型,导入ABAQUS进行有限元分析,得到连接器在不同工况下的密封圈应力云图,进而可以得到连接器临界密封功能失效状态.只有当预紧力足够大,使得密圈接触...     

水下电连接器密封和环境补偿结构设计与分析

水下电连接器工作水深为1 500 m时,公头和母头插拔面临巨大的内外压力差和动密封难度大的难题。设计的插拔动密封结构,将残余海水剐蹭并隔离在前密封外,使插座充油腔始终保持密封状态;设计的环境补偿结构降低了内外压力差,从而降低插拔难度。采用厚壁圆筒结构Lame公式和畸变能理论,对水下电连接器进行危险截面计算与校核。基于ANSYS软件中的Workbench平台建立重点零件的三维网格模型。对该模型施加压力并进行仿真分析,得到形变云图和应力云图,证明该水下电连接器满足水深1 500 m工作的技术要求。     

深水水下连接器的对比与选择

水下连接器的选择是水下生产系统设计的关键技术.把国外深水水下连接器产品分为3类,对比分析得到每一类连接器的特点和适用性.指出在水下连接器的选择中需要考虑的要点.介绍了Gemini气田水下生产系统中连接器的选择过程.     

水下连接器性能鉴定试验技术研究

深水油田的开发对水下连接器的可靠性提出了更高的要求。性能鉴定试验是检验和保证水下连接器产品的性能和可靠性的重要手段。介绍了国际标准中对于新技术的定义、分级及合格性鉴定的要求和流程,对水下连接器测试应遵循的标准进行了分析。总结了水下连接器性能鉴定试验需要进行的试验内容以及标准中对于各项试验的具体要求。指出我国应加强性能鉴定试验程序体系及试验支撑条件的建设,以促进水下连接器及相关产品的研发。     

海洋水下井口装置密封技术研究

密封技术是水下井口装置的关键技术之一,密封性能的优劣直接影响并决定整个海洋石油开采系统的安全性和可靠性。介绍了国内海洋水下井口装置密封技术现状,尤其对美国VetcoGray公司的VX、VX-2、VGX、VGX-2、VT、VT-2等垫环密封和SG-LTR环空密封、DrilQuip公司的环空密封以及Aker公司的环空密封的结构技术参数和性能特点进行了重点分析研究。同时阐述了海洋水下井口装置密封的设计与制造关键技术。指出井口头密封的双密封面结构和球面密封面结构技术先进;环空密封的全金属密封、压入安装方式具有承压高、工作可靠、寿命长的优点。最后建议借鉴国外海洋水下井口装置密封的结构特点,加大科研力度,做好试验设施建设,以推进海洋水下井口装置国产化进程。     

海底油气管道维修夹具密封能力影响参数

针对影响夹具密封能力的相关因素开展分析。影响夹具周向密封能力的因素包括密封圈与管道间距离、摩擦因数、分割环与管道间距离。影响夹具轴向密封能力的因素为摩擦因数。基于夹具密封结构,利用有限元软件Abaqus对影响密封能力的因素开展有限元建模及模拟计算,并对模拟计算结果开展分析。摩擦因数、分隔圈与管道间距离、密封圈与管道间距离的增大不利于增强夹具的周向密封能力,设计时可适当减小相关参数。摩擦因数对夹具的轴向密封能力基本没有影响,设计时可忽略摩擦因数对轴向密封的影响。所开展的工作能够为后续海底油气管道夹具密封结构设计和应用提供有益指导。     

提高复杂油气井固井质量技术研究——保证水泥环长期密封性的技术措施

随着勘探开发的持续深入发展,面临的井下地质条件越来越恶化,井身结构变得十分复杂,固井后水泥环密封失效问题越来越突出。从水泥环自身特性及外界条件导致水泥环密封失效的原因等方面,对复杂深井超深井固井、复杂天然气井固井、酸性气藏固井、页岩气及致密油气固井、储气库固井、海外复杂区块固井、海洋低温深水固井水泥环密封性面临的挑战进行了分析,提出了目前保证水泥环长期密封性的技术措施：提高顶替效率;切实做到“三压稳”,采用平衡压力固井;设计满足封固要求的水泥浆体系;水泥石力学性能应能承受井下温度、压力、应力的变化。在此基础之上,提出了下一步需要开展的研究工作。     

平湖油气田海底油气管道的检测与修复

介绍平湖油气田海底油气管道铺设中,使用声波球和几何测量球查找355.6mm气管道的渗漏和变形的方法及使用机械接头进行海底管道修复的方法。     

平湖油气田海底油气管道的检测与修复

介绍平湖油气田海底油气管道铺设中,使用声波球和几何测量球查找 355．6 mm 气管道的渗漏和变形的方法及使用机械接头进行海底管道修复的方法。     

国产化水下油气生产系统可靠性分配研究

我国水下油气生产系统的技术水平还处于初步发展阶段,为保障国产化水下油气生产系统的成功实施,有必要开展水下油气生产系统可靠性相关研究工作。提出一种基于相似产品分配法和层次分析法(AHP)相结合的复合分配法,建立了典型水下油气生产系统模型和系统可靠性框图,并综合考虑国产化因素,建立了系统可靠性分配模型。通过专家评分系统构造出判断矩阵,运用复合分配法进行系统可靠性一次分配和再分配,将系统可靠性指标分配到各子系统及设备单元。对相似产品分配法、AHP以及复合分配法3种方法进行对比,对比结果表明,复合分配法可以优化系统可靠性分配系数,使得系统可靠性设计更加合理。研究结果可对国产化水下油气生产系统自主设计阶段工作提供一定的指导。     

海上油气田水下生产系统的应用与发展

海洋油气开发中的水下生产系统以其适用性强、效率高、经济性能好等诸多优势,成为适用于深水或超深水油气开发的关键技术之一。此文在阐述水下生产系统发展历程的基础上,介绍了世界范围内典型的水下生产系统,分析了实施水下生产系统存在的部分问题,对我国水下生产系统的发展提出建议,旨在推动我国自主研发水下生产系统的进程。