旋转防喷器胶芯结构分析及优化

旋转防喷器是欠平衡钻井的关键设备,带压作业过程中其密封性能是保证安全生产的重要因素。现有的国产旋转防喷器存在胶芯密封不严以及易发生疲劳损伤失效等问题。鉴于此,利用ABAQUS软件建立了旋转防喷器胶芯动态密封有限元模型,对胶芯预紧工况下和起下钻工况下旋转防喷器的力学性能进行了分析,分别讨论了胶芯硬度和铁芯结构对旋转防喷器胶芯使用寿命的影响。分析结果表明:在带压下钻过程中,胶芯呈轴向拉伸变形状态,起钻过程中胶芯呈向上压缩变形状态,且起钻和下钻工况对胶芯密封性能影响不大,下钻工况的密封性能略大于起钻工况;胶芯材料硬度为80 HA时,胶芯的使用寿命最长;优化改变铁芯结构可使胶芯使用寿命延长。室内密封试验以及现场试验证实了有限元优化结果的可靠性。研究成果对延长胶芯使用寿命和提高油田作业安全具有重要的现实意义。     

作业起管液压防喷装置

液压自封防喷装置由低压系统和高压系统两个部分组成,在正常起下油管作业时,液压自封防喷装置利用下端自封封井器的自封胶筒弹性进行油管的刮油和低压密封。当发生井涌或井喷时,利用远程控制的液压系统给装置施加液压源,推动活塞下行,压缩防喷胶筒抱住油管,实现高压密封和井口防喷;同时,由于防喷胶筒与油管之间有摩擦力,可阻止油管的上顶,实现安全控制。该装置已经在油田300多口井进行起下油管、冲砂、钻塞以及带压反洗井现场应用,创造经济效益620万元。     

一种新型井口密封装置优化设计及应用

通常,水平井洗井冲砂采用反循环作业工艺,使用井口密封装置封闭钻具与井壁的环空。胶芯作为井口密封装置的核心部件,一旦密封失效,将导致整体作业失败。研制一种新型井口密封装置,分析胶芯在几种典型工作状态下的受力与变形规律,开展胶芯密封机理研究。利用有限元法对胶芯关键尺寸进行优化设计,并进行测试研究,对于提高密封装置的使用性能及寿命具有重要指导意义。     

油水井小修作业配套井控装置的研制与应用

根据油水井小修作业现场需要,研制应用了小修作业配套井控装置,包括轻便快速防喷锥阀和小修作业防喷井口.轻便快速防喷锥阀由多用加重接头、提升短节、开/关变扣、锥阀体、密封圈、复位弹簧、油管挂、锥阀芯及多用变扣组成.小修作业防喷井口主要由防喷器主体、闸板密封总成、丝杠密封总成、端盖密封总成4部分组成.应用表明,油水井小修作业配套井控装置结构紧凑,尺寸小,质量小,安装方便,操作快速,可以及时解决油水井小修作业中的井控防喷问题,还可以有效降低井口高度,使工人在井口操作更安全、方便.     

防喷器承压起下钻模拟试验装置研制

为了研究防喷器在井筒带压起下钻作业工况下的密封性能,研制了防喷器承压起下钻模拟试验装置。包括能够模拟35 MPa带压环境的井口系统和起下钻速度达到600 mm/s的起升装置。此试验装置可用于防喷器的性能试验和密封胶芯的可靠性研究。介绍了该试验装置的井口系统、液控系统、电控系统的设计原理。试验结果表明:该装置能够满足防喷器的承压起下钻试验要求。     

三通活塞式压力表取压装置

三通活塞式压力表取压装置用于油水井井口取压，该装置分两部分 １、取压部分（随身携带），包括通芯顶杆、旋转压盖、压力表。 ２、井口安装部分，包括大小头、三通活塞、活塞密封圈。 具体测压操作为：将旋转压盖与井口大小头相对接后，顺时针旋进，带动通芯顶杆推动三通活塞，由密封孔进入测压孔，此时井口压力由三通活塞经通芯顶杆进入压力表；读完压力后，再逆时针旋转压盖，三通活塞受井内自身压力的推动，随通芯顶杆由测压孔回到密封孔，该装置具有操作简单、携带方便的特点，冬季可正常取压。三通活塞式压力表取压装置@佘庆东     

低矮型不压井作业井口装置的研制与应用

常规型不压井作业装置存在井口装置高、不能与小修作业设备配套和施工效率低等问题,为此研制了低矮型不压井作业井口装置。通过外置式防喷管、低矮型环封及独立的液压控制系统等可使这种井口装置与小修作业设备配套,达到安全、高效、快速和低成本不压井作业的要求。1 502井次的现场应用表明,这种井口装置可满足油田不压井作业工艺的要求,能产生显著的经济效益和社会效益。     

钻台自动化机械手装置的研制

为了减轻钻井工人的劳动强度,提高起下钻的作业效率和安全性,研制了钻台自动化机械手装置。该装置主要由底座、伸缩臂、液压油缸、固定支腿及控制阀组等组成,它通过旋转、伸缩和夹持机构及相应的控制系统,可由1名钻工操作实现起下钻作业时立根的自动排放。现场试验表明,该装置大大减轻了钻井工人的劳动强度,增强了钻井作业的安全性。     

远程控制液压油管防顶防喷装置的研制

在油田井下作业起下油管过程中,为了防止出现井涌、井喷和油管上顶事故,研制了远程控制液压油管防顶防喷装置。该装置采用液压快插式堵塞技术,既能快速堵塞油管,又能开关油管内通道,保证压井需要。整套装置远程液压控制,在油管上顶管内溢突发状况时实现全部机械自动化控制,不需人员在井口上操作,减轻了工人的劳动强度。现场模拟油管内液体外溢,仅需34 s就完成堵塞器从井口外侧的对中、插入油管直至堵塞密封整个过程。该装置的自动化控制和远程控制在油田安全生产、环境保护和减轻施工人员劳动强度方面做出了贡献。     

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。     

新民油田注水井井口漏失的治理

新民油田属于低孔、低渗油田,注入压力逐年升高,井口渗漏现象逐年增多.针对这种现状,开展了高压治漏技术.利用上、下法兰卡具或套管接箍上接头卡具,将井口漏失部位包裹固定,从预制好的高压注胶孔处多次注入密封胶,在卡具内侧形成高压密封环,堵住刺漏部位,解决了井口渗漏问题.高压治漏技术不用泄压,施工工艺简单易操作,成本比小修费用低,密封效果好,方便维护.新民油田自2005年开展高压治漏技术以来,平均每年节约修井作业费用71.6万元.     

油田修井作业自动化装备研制

针对油田修井作业过程中劳动强度大、工作环境差、工作风险大等现状,研制了油田修井作业自动化装备。该装备由管杆输送装置、自动吊卡装置、井口多功能卡座装置、大钩导向装置、液压及自动化控制系统组成,解决了修井作业中管柱的自动抓取与排放、自动定位与对中、自动上卸扣以及废液防喷溅与回收等技术难题。在胜利油田4口井的试验结果表明,该装备完全实现了井口作业的无人化操作,降低了工人的劳动强度及人身伤害风险,减少井口周边环境污染。     

骨架对旋转自封胶芯密封应力的影响

对钻具外圆柱面与胶芯接触面的密封,早已是成熟技术被广泛应用。但钻杆在其旋转和起下过程中实现对方表面与胶芯接触面的密封是近几年研究解决的技术难题。旋转自封胶芯对钻具与胶芯接触面的密封是由井内液体压力对胶芯橡胶材料的挤压和胶芯内钢质骨架弹性变形产生的回弹力来实现的。现文就是利用带骨架的胶芯在带压井液的驱动下胶芯密封应力的有限元计算结果,来阐明钢质骨架对胶芯密封应力的影响。     

小修作业起下油管多功能机械手研制

在油田小修作业中,70%以上的时间用于起下油管。为了降低修井作业工人的劳动强度,减少人工操作安全风险,根据我国油田修井机小修作业起下油管运动轨迹特点,研制了一种液动多功能机械手。该机械手主要由四爪机械手、自动定位机械臂和三维位移调节支座等组成,安装在修井机尾部的井架下面,可远程控制完成对油管的抓放、扶正、推送、对中以及推拉吊环转运吊卡等功能,实现了井口无人起下油管作业。现场应用表明,该机械手结构新颖,安装维护简单,使用性能可靠,工作效率较高,满足现场修井作业要求。     

新型应急防喷装置研制

渤海油田生产平台常用油管进行管柱起下钻,在修井作业时有井涌、溢流情况发生,通过防喷应急装置实现井口压力封堵和控制。目前防喷装置存在操作难度大问题,不利于险情控制,新型快读应急防喷装置具有操作简单、用时短、成功率高等特点。     

液压起升防喷装置的研制及应用

针对油田注水井测试过程中井内注水压力高、防喷装置井口安装难度大、钢丝铠装电缆在注水井高压水密封处产生喷漏等难题,研制了液压起升三级防喷装置。该装置主要由液压起升系统、液压防喷系统和电缆传动系统组成。装置有效解决了注水井安装防喷装置需配备吊车,费时费力的问题;采用手压泵控制三级液压密封,解决了井口防喷装置喷漏的问题。胜利油田现场应用表明,该装置提高了注水井分层测试的安全性和测试效率,能够及时准确地录取水井测试资料和根据开发要求进行分层调配,为油田开发提供了可靠的手段。     

小通径环形封井器的研制与应用

针对现有抽油杆防喷器不能满足油井带压作业的问题,研制了一种安全性和可靠性较高的小通径环形封井器。该封井器主要由壳体、球形胶心、活塞、活塞压盖和上压盖等组成,它结构简单,更换胶心方便,液压控制,操作简单便捷;胶心外表为球面,受力均匀,动静密封压力高,可密封不同直径的抽油杆杆柱。试验及应用表明,该封井器能满足现场带压起下抽油杆的要求,性能可靠,可操作性强,性能指标达到了设计要求。     

动力水龙头可承扭吊卡装置设计

针对动力水龙头配备常规吊卡起下作业存在占用井口空间大、工人劳动强度大以及起下钻效率低等不足,设计了一种能够用于动力水龙头实现常规钻杆起下作业的可承扭吊卡装置。该装置能将动力水龙头的旋转扭矩传递给钻杆,实现钻杆与连接管柱的旋扣作业,有效减少井口空间,减轻工人劳动强度,简化井口工具,从而促进动力水龙头在国内的推广应用。     

一种过电缆低压井口防喷装置

过电缆低压井口防喷装置，是一种在使用电缆进行井下作业时用来密封井口压力低于6MPa的油水井井口的装置，以防止油气外溢造成的人身伤害和环境污染。装置由手动盘根盒、防喷管、液压盘根盒、手压泵和放空阀等组成。手动盘根盒和液压盘根盒的组合，可对电缆实施双级密封。由第一级密封即手动盘根盒处泄漏到防喷管内的流体，通过放空阀排放到地面容器内；第二级密封即液压盘根，可借助手压泵在地面进行控制，免除了高空作业的困难与危险。冀东油田的矿场应用情况表明，这种防喷装置完全可以满足工艺要求。     

不压井作业油管输送装置的设计及应用

针对高井口状态下不压井作业油管输送采用人工拉排管柱存在的油管螺纹易受损伤、劳动强度大、安全性差和工作效率低等问题,设计了不压井作业油管输送装置。该装置采用液压源作为动力,通过无线遥控实现油管在管排架和钻台之间的自动化输送,并可适应不同高度钻台作业,方便井口工操作。介绍了装置的结构和工作原理,并对上料机构、下料机构、举升及输送机构、油管过渡架以及液压动力和控制系统的设计要点做了分析说明。现场应用结果表明,该油管输送装置满足油田安全高效作业要求,具有较好的推广应用前景。