节流管汇防冲刺短节结构及流场模拟

现有的节流管汇在井控节流压井过程中出现局部冲蚀问题。提出了防冲刺节流管汇的结构改进方案,并建立CFD模型,分别研究了不同开度和含气量对防冲刺节流管汇冲蚀的影响。现场试验表明,新结构具有良好的防冲刺作用,提高了节流管汇的使用寿命。     

高含硫井放空短节爆管原因分析

对某高含硫井放空短节爆管原因进行了调查研究,分析了短节爆管形貌,对爆管短节材质、现场类似短节材质和库存备料材质等进行了试验。通过调查研究和试验对比分析,认为爆管是高含H2S环境下管材的氢致开裂,材料用错和硬度超标是爆管主要原因。     

钻井液连续循环短节结构优化设计与分析

阀式连续循环短节可实现钻井液连续循环,有效解决因常规钻井接单根过程中频繁开泵、停泵带来的各种问题。在钻井液含砂量较大时,短节侧阀阀板处容易出现冲蚀失效,不仅造成时间和经济损失,而且严重影响作业安全。根据侧阀结构特性,利用Fluent流体分析软件进行了侧循环时短节内部流场及冲蚀效果分析。根据侧循环不同流量、流体密度及含砂量条件下冲蚀模拟,完成了阀板结构优化设计。针对优化设计结果进行安全性研究。采用Ansys有限元软件模拟了侧阀关闭时的阀体力学行为,并通过理论计算进行了侧阀密封性分析与工作阈值流量分析。分析表明,装置优化设计结果安全可靠,可进行实际生产应用。     

提高隔膜式电泵井开采效率的清洗短节

为提高隔膜式电泵、电潜泵和螺杆泵井的开采效率,俄罗斯克拉斯诺霍尔姆斯克和巴什油田的科研人员共同研制了新型带阀的清洗短节,用于定期清除油井中的沥青胶质结蜡和高粘乳化液。该清洗短节的流通截面是隔膜式泵阀接头的2.9倍,保证工作液具有较高的流动能力。矿场试验表明,使用清洗短节后油井的检泵周期提高了2～2.5倍。     

TH801型三参数电路短节的设计与上井试验

TH801型三参数电路短节是一种高效率测量地层冲洗带电阻率和井径大小的仪器,与其他同类产品相比具有明显的优点.它可以完成微球、微电极和井径的同步测量,满足了多种测井需求；同时采用高分辨率的模数转换器,减小了测量误差,提高了测量的精度.控制部分采用了先进的DSP技术,大大提高了数控测井的速率与效率.通过上井试验证明,TH801型三参数电路短节符合各项测井技术要求,自投产以来每单台仪器测井达300口次左右,曲线一次成功率及合格率均为100％,目前已在大庆地区广泛使用.     

微流量控压钻井中节流阀动作对环空压力的影响

为解决窄安全密度窗口的复杂压力剖面问题,基于质量守恒方程及动量守恒方程,建立了节流阀动作引发的环空波动压力模型,并应用中心差分法对模型进行了求解。研究表明,随钻井液排量增大、节流阀动作时间减小,环空所受波动压力呈增大趋势;阀芯所受波动压力大于环空段;钻井液排量从36 L/s增至56 L/s时,阀芯所受波动压力峰值从1.26 MPa增至1.56 MPa,钻铤段波动压力峰值为0.22 MPa;节流阀动作时,套管鞋处引发故障的概率比井底高至35%。研究结果表明,两步、多步线性关阀较一步关阀,不但关阀手段灵活,更可有效减小环空波动压力峰值。      

一种纺锤型无磁挠性有线随钻仪器短节

本实用新型涉及一种石油钻井有线随钻仪器,尤其是一种纺锤型无磁挠性有线随钻仪器短节。本实用新型主要由母扣及备紧端、本体、公扣及备紧端三部分组成,本体部分形状为上、下两端外径尺寸较大、由两端向中部外径尺寸逐渐变小的纺锤形。本实用新型由于采用纺锤形设计,具有弹性变形弯曲能力,连接本实用新型的有线随钻仪器杆能够顺利进入和通过较大的井眼曲率,可在短半径水平井中使用,拓宽了有线随钻仪器的应用领域。     

雅克拉凝析气井井下流动短节断裂失效分析

雅克拉凝析气井井下流动短节多次发生断裂事件,造成高额的修井维护费用。为提高井下流动短节在服役环境使用的安全性,有必要弄清其断裂失效原因,为优选材质提供依据。通过对YK8和YK14H井井下流动断裂短节取样,利用金相显微镜、扫描电镜、荧光光谱仪、X衍射仪对井下流动短节腐蚀试样进行表面形貌、腐蚀产物组成分析,研究井下流动短节断裂失效原因,结论为材质硬度超标和在井流物H2S和CO2腐蚀环境下的腐蚀。优选材质是减少流动短节断裂最有效的方法。     

坐落短节悬挂速度管柱技术的研究与应用

青海低产气井大修措施后,采用现有速度管柱带压投放技术存在作业时需额外加装井口专用悬挂器,作业后主阀人为设置失效导致浪费,以及作业井口和生产流程改动大等问题。鉴于此,充分结合大修措施井井口零压的特殊条件,并借鉴与常规油管悬挂完井方式接近的芯轴式速度管柱悬挂技术,研发了坐落短节悬挂速度管柱技术及其低成本配套工具。该技术具有前后工艺衔接性好、不动井口作业、施工配套少、作业风险可控性高及作业后见产快等特点。通过在东坪气田2井次的现场应用,验证了工艺的可行性和配套工具的可靠性,并证实该技术适应性好,在减轻人员劳动强度、作业提速和降本方面效果显著。坐落短节悬挂速度管柱技术为低产气井大修措施后投放速度管柱提供了一种较为理想的新方法。     

井下工程参数测量短节的有限元分析

旋转导向钻井技术能够成功实现的关键是实时测量出近钻头的钻井工程参数。为此,基于应变测试技术,研制出井下工程参数测量短节。对井下工程参数测量短节进行了有限元分析和研究,分析短节在井下的应力状况。结果表明,测量短节完全能够满足正常的井下施工要求,最大应力在铰孔孔边位置,在大圆孔和小圆孔处均出现明显的应力集中现象,在各个台阶和沟槽处也出现了不同程度的应力集中;通过理论分析找出了测量短节在钻柱上的合理安装位置,即不宜将测量短节安装的位置偏离中和点以上过多。     

控压钻井节流阀液-固两相流冲蚀预测及验证

运用欧拉-拉格朗日法和离散相模型,预测了节流阀内部粒子运动和分布规律,利用半经验冲蚀模型求解了颗粒对阀芯的冲蚀率,并设计相关实验验证了数值模拟的准确性。结果表明,数值模拟能够较为精确地预测节流阀阀芯的冲蚀轮廓;5 h以内的预测冲蚀损失量与实验数据贴合度很高,5 h以后的预测数据经合理修正后与实验结果相近,随冲蚀时间增长,预测误差逐渐减小,最终达到1% 以下;该模型能够用于预测控压钻井节流阀复杂流场的冲蚀,有望为控压钻井节流阀的进一步优化设计提供参考。     

新型节流/密封阀的研制

根据国家“863”计划项目“套管井双封隔器单元研制”中液压控制系统的要求,研制了一种用于井下测试器液压控制系统中控制液流方向的新型节流/密封阀。该阀不仅具有密封阀的通断功能,还具有节流阀的流量控制功能。由于其特殊的功能要求和性能要求使其在组成和结构等方面有别于常规的两位两通阀。通过阀杆、保护套、弹簧等零件的巧妙设计和配合,并选择合适的直流电动机控制方案,达到了预期目的。室内和现场实验表明,节流/密封阀各方面性能均达到了设计要求。     

高压自控液动恒压节流阀的设计

普通井口节流阀手动操作劳动强度大, 容易疲劳, 而且控制精度不高, 井口回压波动大, 为此开发了新型高压自控液动恒压节流阀。介绍了该装置的结构和工作原理, 并简述了设计要点。新型高压自控液动节流阀采用了液压控制机构, 具有控制精度高, 压力波动小, 结构简单,体积小, 质量轻, 维修方便等特点, 因而具有良好的应用前景。     

高压节流阀流场分析及其结构改进

针对塔里木油田现有节流阀在现场使用过程中频繁出现的阀座刺穿和阀杆断裂等问题 ,对锥形和楔形节流阀 ,用Pro/E软件建立其三维CAD模型 ,通过数据转换 ,调入PhoenicsCFD软件进行流场分析 ,获得了寿命最高的楔形节流阀。通过对楔形节流阀进行结构优化设计 ,得到了最佳结构 (由 2段斜面组成 )的楔形节流阀 ,同时计算出了该楔形节流阀不同开度所对应的压降和流阻系数。油田应用证明 ,楔形节流阀的寿命是锥形阀的 5～ 7倍。     

钻井用节流阀抗冲蚀性能的实验评价

发生井喷事故时主要依靠节流阀来控制井内流体的流速,因而要求其具有较强的抗冲蚀能力,但目前的节流阀抗冲蚀能力评价大多都停留在有限元分析或流体流场模拟计算阶段,无实测数据,未进行定性、定量评价,给选型和使用都带来了较大的困难。为此,采取远程控制阀开启度调整实验压力和流体流速、氮气注入压力略高于实验压力来保证气体有效混入形成三相流体的实验思路,闭环模拟了不同流速、不同流体组分、不同压力条件下的井喷对孔板、圆柱和楔形3种节流阀的冲蚀情况。实验结果表明:①抗冲蚀能力依次为圆柱节流阀>楔形节流阀>孔板节流阀;②在实验压力范围内,楔形节流阀阀芯出现轻微蚀痕,下游短节发生单边冲蚀,抗冲蚀能力较弱;③当孔板节流阀开度约1/8时,实验泵压多次跌落回4 MPa,其阀芯后端受到严重冲蚀。进而依据实验结果,提出了改变楔形节流阀阀芯形状、优选材质、在孔板节流阀的阀芯侧面增加密封件等改进思路。结论认为,所形成的三相流体抗冲蚀评价方法可应用于类似结构节流阀的评价。     

FDT地层测试器节流控制阀数值模拟

为优化地层测试器节流控制阀结构,提高其工作性能,运用CFD软件Fluent对其在不同开度下进行了三维数值模拟分析。采用SIMPLE算法和κ-ε2方程模型进行求解,计算单相流体的定常流动,对阀内流场分布和节流阀的流量特性进行了分析研究,并以此为依据,对节流控制阀进行了结构优化设计,优化后的模型调节能力明显优于初始设计模型。分析结果对节流阀的优化设计有一定的理论指导作用。     

旋塞阀结构流道开度推导及其冲蚀速度分析

根据自行设计的钻井旋塞阀结构尺寸及其工作原理,建立了旋塞阀内流体通道过流面积变化几何结构模型,推导出旋塞阀转角与其开度的定量数学关系,给出了φ88.9 mm(31/2英寸)和φ127 mm(5英寸)旋塞阀转角与开度变化的关系曲线。当旋塞阀旋转某一角度时,可直观地在曲线上查出相应的开度,为旋塞阀开度的调节提供了可操作的经验公式。建立了旋塞阀流体通道的计算流体动力学计算CFD模型,得到了开度与阀体内壁流体最大冲蚀速度的关系曲线以及拟合公式。研究结果表明:开度越小阀心内的冲刷速度越高,对于提高阀心的寿命越不利,在旋塞阀的开启过程中,应该尽量避开长时间小开度状态,对阀心下游的阀座应采用耐冲蚀材料,以便延长其使用寿命。     

多级节流井控系统的研究

多级节流智能控制系统是一套复杂的机、电、液一体化系统,涉及多项技术,其关键技术是对井控节流阀压降的实时控制。系统采用计算机电液比例闭环控制,建立了系统的数学模型,并结合石油天然气井控的相关知识采用PID控制算法,对液动节流阀的阀芯位移和阀压降进行比较准确的控制。通过现场试验表明,该系统工作平稳,控制精度高,其安全性、可靠性和可操作性完全能够满足现场压井作业的需要。     

FCC沉降器旋风分离器翼阀磨损实验分析

针对FCC沉降器旋风分离器料腿下端翼阀阀板磨损的问题,在φ150 mm×5 000 mm料腿翼阀实验装置上进行了排料实验.实验表明,翼阀磨损与漏风有关,是气体夹带催化剂颗粒冲击阀板造成的冲蚀磨损,磨损部位主要发生在阀板与阀口接触的椭圆密封面上.根据颗粒质量流率和内外负压差参数,翼阀主要有连续式滴流状和周期性节涌状两种排料形式.连续式滴流状排料时,阀口附近的压力脉动呈高频低幅值波动,翼阀下部开口比较大,冲蚀磨损最严重的部位发生在阀板的底部,形成椭圆状沟槽式磨损;周期性节涌状排料时,压力脉动呈低频高幅锯齿状波动,下部的排料为密相半管流形态,冲蚀磨损主要发生在阀板上部边侧,形成沟槽式磨损.     

节流管汇冲蚀磨损研究及结构改进

提高节流管汇的抗冲蚀能力、减少节流管汇的失效概率,对于成功控制溢流、实现井控安全有重要意义。从冲蚀磨损机理、数值模拟仿真和结构改进等方面开展了节流压井管汇防冲蚀磨损研究。模拟结果认为,随着开度的增大,钻井液冲蚀速度在不断降低,但钻井液速度仍高于临界冲蚀速度,冲蚀区域主要发生在下游管路入口和出口附近的管壁上。针对数值分析结果,提出了节流管汇结构改进方案。改进后的节流管汇现场试验时,防冲刺短节内部无明显的冲蚀现象,防刺效果较好,满足现场使用要求。