膨胀套管非API特殊螺纹端面金属自密封结构设计

可膨胀套管螺纹连接是膨胀套管技术中的关键技术之一,开展膨胀套管螺纹连接技术的研究有助于该技术在国内的发展和应用。借助于有限元力学分析软件,设计了一种非API特殊钩形螺纹端面金属自密封可膨胀螺纹结构,并对其进行了有限元力学分析,详细讨论了其密封完整性。结果表明：在膨胀前,金属密封性非常好,但在膨胀后,由于内密封面和外密封面变形不协调,使得膨胀后密封性能有所下降;在母螺纹根部设计密封槽,并安装1个橡胶密封圈,能有效地保证其密封的完整性。     

膨胀套管螺纹连接技术研究

膨胀套管螺纹连接技术作为膨胀套管技术的关键核心技术之一,影响到膨胀套管发生膨胀后的连接
和密封效果,对其成功膨胀及作业具有至关重要的影响。在完成膨胀套管螺纹的基本结构和密封结构设计基础
上,对该膨胀螺纹进行有限元分析、室内膨胀、斜井膨胀及抗拉实验,完善优化膨胀套管螺纹结构,并在套管内和裸
眼井内实现现场应用。应用效果表明,所设计的膨胀套管螺纹在套管膨胀前后具有良好的密封性能和机械完整
性,能满足设计及现场应用要求。     

一种可膨胀的套管连接螺纹有限元研究

膨胀套管技术的研究是一项系统工程，它涉及石油钻井、采油、完井、修井等各个领域，以及材料学、力学等各个方面。其中膨胀套管连接螺纹的设计、加工是实施膨胀套管技术的重点和难点之一。针对膨胀套管膨胀前后和膨胀过程中要求套管连接强度和密封性能的要求，设计开发了一种可膨胀的套管连接螺纹，利用大型非线性有限元分析软件MSC/MARC对其在上扣、膨胀、扭矩等不同工况下的性能进行了模拟分析，表明该螺纹能够满足膨胀套管螺纹使用要求。     

端面金属自密封特殊钩形螺纹有限元分析

针对常规API套管螺纹在膨胀时不能保持其结构和密封性能的问题,设计了一种端面金属自密封的膨胀套管特殊钩形螺纹结构,根据弹塑性有限元理论,建立了该特殊螺纹的有限元模型,模型结构中包括膨胀锥、膨胀套管及其特殊螺纹结构,研究了膨胀过程中特殊螺纹部分的Von Mises应力分布大小,结果表明该螺纹满足力学要求。分析了套管膨胀后端面金属自密封处的密封性和特殊螺纹部分的密封性,最终提出在预留退刀槽部分设计安装1个橡胶密封圈,增加1个密封圈后,能够保证该特殊钩形螺纹的密封完整性,为膨胀套管特殊螺纹结构设计提供了理论依据。     

一种新型膨胀管螺纹的连接可靠性分析及试验

螺纹连接的问题是膨胀管技术中一个重要课题,能否保证膨胀管螺纹在膨胀前后膨胀管连接的结构完整性和密封完整性是整个膨胀作业成功与否的关键。设计的一种新型膨胀管螺纹具有连接可靠、膨胀率高的特点。为确保该螺纹能安全使用,采用弹塑性有限元接触方法建立了膨胀管螺纹可靠性分析的力学模型,对该螺纹的非线性膨胀过程进行了数值模拟,分析了膨胀过程中螺纹的应力及变形特征。结果表明该螺纹膨胀后具有较好的结构完整性及强度。通过全尺寸试验进一步验证该膨胀管螺纹膨胀后连接安全可靠,能满足膨胀工艺的需要。理论分析及试验结果为膨胀管螺纹的优化提供了指导。     

实体可膨胀管螺纹连接的非线性数值模拟

基于弹塑性理论,建立了实体可膨胀管(SET)膨胀过程的非线性有限元模型,对套管的非线性膨胀过程进行了数值计算和模拟。分析了膨胀过程中所需的驱动力,讨论了螺纹连接在膨胀过程中的连接强度以及螺纹密封的变化,并根据计算结果提出了建议。     

膨胀管关键技术研究及首次应用

膨胀管技术作为一种新兴技术越来越受到石油工程界的重视,采用该技术可以改善现有井身结构以及增大完井井眼直径,利于后续的钻井及采油工程作业。运用有限元模拟方法对膨胀管技术的重点和难点即膨胀锥和连接螺纹进行了研究,设计了膨胀锥模型和膨胀套管连接螺纹,确定了膨胀锥的几何形状、尺寸、锥角以及连接螺纹的形式、形状、密封面、扭矩台肩。通过2口井的膨胀管技术现场试验,成功地验证了膨胀管技术在现场应用的可靠性,为今后在石油钻井及完井过程中优化井身结构、减少井下复杂情况、增大完井井径及套管修复,提供了一套最新的解决方案。     

页岩气井用生产套管螺纹连接选用分析及评价

针对页岩气开发具有的水力压裂压力高、生产采气压力低且产量迅速递减等特点,开展了生产套管螺纹连接优选研究以降低管柱成本。通过对井下生产套管工况分析,制定螺纹连接适用性评价程序,采用模拟旋转下套管抗扭矩粘扣试验、压裂密封完整性评价试验及生产采气密封完整性评价试验,对拟采用的台肩对顶密封经济型螺纹进行试验验证评价;采用有限元分析螺纹在不同载荷工况下的密封性,提出螺纹使用上扣扭矩控制措施;采用经济型密封螺纹进行了页岩气井的现场应用。研究和应用表明,建立的页岩气生产套管螺纹连接优选试验评价程序和方法合理,台肩对顶密封经济型螺纹可满足页岩气生产套管开发需求,并可有效降低管柱成本。     

DRGLI-Ⅰ型油套管螺纹连接气密封检测装备

油套管螺纹连接的密封性对高压气井、储气库井的安全生产和长期运营有决定性的作用。通过对油套管螺纹气密封及气密封检测的机理研究,研制成功油套管螺纹连接气密封检测装备,创新性地提出非同时解封理念,设计出系列的双封隔器检测工具,集成创新形成了适合我国的油套管螺纹连接气密封检测工艺技术,开展了10余口井的现场技术服务,为高压气井、储气库长期安全平稳的运行提供了技术支持。     

膨胀套管螺纹联接设计研究

鉴于API标准套管螺纹及目前广泛使用的特殊螺纹无法满足膨胀套管的技术要求等问题,设计出内外壁都与管体平齐的直联型膨胀套管螺纹联接。对设计进行了计算机有限元模拟分析,采用大型非线性有限元分析软件MSC.Marc,将膨胀套管螺纹联接按轴对称问题处理,选用轴对称节点四边形实体单元。模拟分析表明,设计的螺纹在上扣过程中,其等效VME应力分布呈现啮合螺纹端部较高、中间部分较低的趋势,最大值约为271 MPa,符合膨胀套管螺纹的基本要求,膨胀后的结构及密封性能满足现场要求。     

塔河油田深层侧钻水平井膨胀套管钻井完井技术

塔河油田奥陶系储层侧钻水平井受老井井身结构、地层及地质避水要求等的限制,需要提高造斜点至上部石炭系泥岩段地层,而该地层与奥陶系储层为2套不同的压力系统,因此如何有效封堵石炭系易塌地层,是高效开发该地区奥陶系剩余油的关键。采用膨胀套管充当技术套管封堵钻井复杂地层,通过优化井身结构及后续的钻井工艺,为解决塔河油田深层侧钻水平井钻井、完井难点提供了一套全新的方案。针对塔河油田φ177.8 mm套管深层开窗侧钻井的钻井、完井难点,通过深入分析研究膨胀套管管材和膨胀螺纹等关键问题,完善了深井膨胀套管的施工工艺和实施程序,探索出一套塔河油田深层侧钻水平井膨胀套管钻井完井技术。该技术在塔河油田现场试验3口井,开窗层位均位于石炭系地层,开窗点深于5 100 m,侧钻后在斜井段成功封堵裸眼复杂地层,实现了国产膨胀套管首次在裸眼定向井段的封堵应用,为钻井、完井中封堵复杂地层提供了新的技术手段。      

论油、套管螺纹泄漏抗力的确定和螺纹形式的选择

传统管柱设计中,只校核油、套管螺纹的连接强度,而忽视螺纹泄漏抗力的校核,使一些油、气井因泄漏而导致失效。文中结合API螺纹密封的特点和影响因素,论述了油、套管螺纹泄漏抗力的确定方法及螺纹形式的选择,以供管柱设计时参考。     

特殊螺纹接头密封可靠性数值分析

在实际加工中,金属对金属密封结构的特殊螺纹接头的参数是变化的,金属密封面上接触压力也是变化的。利用有限元概率分析功能建立了研究密封面上接触压力分布的方法,分析了特殊接头在锥度、密封直径、载荷等多个参数在随机变化条件下的密封面接触压力的分布规律,计算了密封可靠性。结果表明,不合适的螺纹参数匹配将导致密封面在拉伸载荷作用下失去密封能力。使用该特殊螺纹接头可靠性分析方法有助于优化螺纹密封结构与参数加工公差设计,进行管柱的可靠性设计与剩余寿命评估,提高接头的密封可靠性。     

我国油套管特殊螺纹接头研究现状分析

介绍了油套管特殊螺纹接头的特点、发展历程以及目前我国油套管特殊螺纹接头的发展情况.分析了油套管特殊螺纹接头密封结构的确定、金属过盈量的控制、螺纹受力分布的优化、螺纹抗粘扣能力的提升以及配套刀量具的设计等关键技术和目前我国油套管特殊螺纹接头研发方面存在的问题.最后,对国内油套管特殊螺纹接头的发展提出了一些建议.     

膨胀筛管螺纹连接技术研究

螺纹连接技术是膨胀管的核心技术之一,突破该技术对膨胀筛管技术的研究具有至关重要的意义。利用ANSYS软件对带有割缝的倒钩齿螺纹进行有限元计算,得到螺纹膨胀变形后的有限元分析结果,找出模拟螺纹结构的设计缺陷,提出了相应的解决方法,并对改进后的膨胀筛管螺纹进行了膨胀试验、抗拉试验、井下模拟试验及管内防砂试验。试验结果表明,膨胀筛管螺纹采用配合槽和销钉紧固设计,能够较好地满足筛管连接及膨胀要求,可以作为膨胀筛管的连接螺纹。     

244.5mm套管偏梯形螺纹接头L4长度公差分析及控制

某油田在检验一批244.5mm偏梯形螺纹接头套管时发现,管端至螺纹消失点的长度L4比公称值小25.22mm。虽然API SPEC 5B对套管偏梯形外螺纹接头L4没有规定公差,但依据APISPEC 5CT和油田规定的外径公差可以推算结果,L4的上偏差为39.11mm(7.7扣),下偏差为-17.39mm(3.42扣)。分析结果表明:该批套管L4实际公差已经超过推算出的L4负公差,使套管接头密封性能降低22.0%,并降低了螺纹连接强度。     

超深井用偏梯形螺纹套管适用性研究

针对我国西部超深井固并使用的偏梯形螺纹套管发生螺纹连接处泄漏、接箍及管体破裂与变形等事故，对西部两口超深井在用和拟用的φ177．8mmx13．72mmV-150和φ177．8mmx12．65mmNK-T140两种规格BTC螺纹套管进行了管柱设计验证试验研究。试验条件模拟井下预期的载荷和压力，试验项目包括上卸扣试验、密封试验（介质为水和气两种）、强度极限试验（拉伸、水压爆破、压缩和挤毁）等。结果发现，这两种套管在密封性和强度等方面均与使用条件存在一定差异，特别是难以满足一些异常复杂超深井的要求。建议在高压超深井中用气密封性较好的特殊螺纹接头套管。对于异常高压超深井，在设计时应进行密封设计，对套管进行必要的密封和强度评价试验。     

膨胀悬挂器技术在石油工程中的应用

膨胀悬挂器作为膨胀套管技术的衍生产品,能够有效地对尾管头和套管重叠段进行密封,优化侧钻井窗口深度,拓宽悬挂器的应用范围。胜利油田已开发出套管膨胀悬挂器、筛管膨胀悬挂器和旋转尾管膨胀悬挂器3种类型,并实现产业化应用,涉及钻井、完井和修井等领域。通过分析膨胀悬挂器的结构特点、工作原理、技术参数及技术优势,结合现场应用情况,对膨胀悬挂器进行结构优化设计,取得了较好的应用效果。