THT封隔器胶筒力学行为有限元分析

针对THT封隔器胶筒井下失封、断裂、脱落等情况,运用ANSYS软件对THT封隔器的胶筒力学行为进行有限元分析。根据THT封隔器工作原理与结构特征,建立胶筒-胶筒接触有限元模型,得到胶筒与套管接触应力云图。有限元分析结果显示,胶筒接触应力沿轴向递减分布,加载端接触应力大于远离端;倾斜角和加载方式对接触力有明显影响,小倾斜角下接触应力递减平缓,但最大接触应力较小;大倾斜角的接触应力与小倾斜角相反。经过分析对比,倾斜角在80°时,接触应力最优;与单向加载方式相比,双向加载方式能很好地避免因摩擦力而导致的接触力沿轴向分布不均现象。     

压缩式封隔器胶筒力学性能分析

将压缩式封隔器分为自由变形和约束变形2个阶段。从胶筒变形的几何、静力和物理方程中推导出了封隔器密封的最小坐封力;计算了自由变形阶段胶筒的高度,得到了胶筒在有、无工作压差2种条件下的接触应力。在此基础上得到了胶筒的极限密封压力,分析了胶筒的强度,确定合理的坐封力和工作压差。为封隔器胶筒结构尺寸的设计提供理论依据。     

井下封隔器胶筒橡胶材料力学性能试验研究

封隔器胶筒橡胶材料的性能决定了封隔器密封性能的好坏。由于胶筒是非线性弹性材料,其橡胶配方的不同对材料性能有相当大的影响,因此,必须通过试验测定胶筒材料的力学性能。文章主要是对封隔器胶筒硫化橡胶的标准试样在不同压力和不同温度条件下的性能进行试验,获取应力-应变关系及橡胶的压缩模量、杨氏模量等值,为分析封隔器的工作性能提供基本依据。     

压缩式封隔器胶筒变形阶段力学分析

封隔器是常用试采井下工具,胶筒是封隔器中最重要的部件。将压缩式胶筒的变形分为自由变形和约束变形2个阶段,分析了其绝对体积变化规律,得到了使胶筒刚好与井壁接触的轴向力,据此可以确定最小坐封载荷;得到了井壁和中心管对胶筒的约束压力,在此基础上得到了压缩式胶筒的各个应力分量和第四相当应力,据此可以给出坐封力下胶筒的强度,确定合理的坐封力。实例计算解释了现场封隔器胶筒在坐封载荷作用下损坏的原因。     

封隔器胶筒接触应力分布有限元计算

利用ANSYS软件对3种封隔器胶筒的接触应力进行了有限元计算，得到了接触应力沿胶筒轴向的分布情况。比较不同结构封隔器胶筒在相同条件下的接触应力分布，可知新型封隔器胶筒在高压下接触应力分布更为均匀合理，具有较好的应用前景。     

三胶筒封隔器胶筒硬度优选

基于三胶筒封隔器的密封原理、技术特点,并通过理论计算和建模分析可知,三胶筒斜面变形严重,对径向压力影响较大,在三胶筒设计时应首先考虑中间胶筒的硬度最大化,边胶筒硬度小,当胶筒硬度设计组合为80HSA/90HSA/80HSA的胶筒组合最大径向压缩比为44.82％,此种胶筒组合方式最佳,三胶筒设计具有一定的指导意义.     

可钻式封隔器在深层气井压裂中的适应性分析

由于深层气储层埋藏深，温度高，压裂施工压力高，排量大，以及深井可钻式封隔器投送管柱下入过程中存在的风险性，必须对现有可钻式封隔器进行改进，才能提高可钻式封隔器在深层气井分层压裂工艺应用的适应性。     

裸眼中测封隔器胶筒骨架材质与力学分析及其改进

针对裸眼中途测试封隔器胶筒骨架落井现象,在对压缩式裸眼测试封隔器胶筒骨架材质分析的基础上,运用有限元方法对胶筒骨架应力和变形进行了分析,并以胶筒骨架强度安全为前提提出了裸眼中测允许测试压差的计算方法。分析结果表明,"细脖子"与扣盘结合处应力最大,最易损坏;球墨铸铁虽有较高的强度和韧性,但脆性较大,在较大冲击载荷下易损坏。为此,提出用强度更高且易磨的优质合金结构钢35CrMo取代球墨铸铁作为胶筒骨架材料,并在胶筒骨架与橡胶接触部位加工了特殊形状的容胶槽,从而提高了胶体与胶筒骨架的结合强度。     

双胶筒封隔器的研究与应用

针对萨北油田目前注水井用封隔器普遍存在的洗井滑套胶圈过孔易被刮坏、洗井后洗井滑套不归位、封隔器坐封后有效密封面积小、解封机构不合理及解封成功率低等问题，研究应用了双胶筒封隔器。主要介绍了该封隔器的研究试验情况及其工艺特点，并通过对现场试验情况的分析，进一步阐明了该封隔器对于提高注水井密封率和注水合格率，降低作业施工难度方面的重要作用。     

RTTS封隔器胶筒问题浅析

RTTS封隔器是用于井下套管里封隔油、气、水层的专用工具,它通过外力作用,使胶皮筒长度缩短,直径变大,密封油、套环形空间,分隔封隔器上下的油(气、水)层,从而实现油气井的测试目的。在实际应用过程中,针对由于封隔器胶筒问题而导致的封隔器失封问题,对胶筒选择所考虑的因素进行剖析,避免坐封失败的发生。     

深层气井油管力学分析及软件开发

对深层气井的油管管柱建立了数学模型,对其受力与变形大小进行了分析计算。应用LabWindows/CVI 2009编制了深层气井油管的力学分析软件,并对徐深气田的典型深层气井开展了应用研究。通过对油管的应力分布及变形量的计算,可以进一步对油管的安全性进行评价分析,与实测资料比较,表明模型较为准确。     

深井压裂酸化封隔器研制与应用

介绍了一种能在深井(≥4000m)酸化压裂施工中完成低替过程而不存在提前座封情况的封隔器及配套装置,分析了该封隔器及附件的主要作用和工作原理,经20套次的室内试验和7井次的现场施工应用均获成功。该封隔器结构合理,性能稳定,与国内其他类似工具相比具有成本低、施工操作相对简便的特点,能满足各种深井压裂酸化施工的要求,同时提高了在深井施工中的成功率,值得在今后的深井压裂酸化作业中进行推广应用。     

CO2驱注气井封隔器橡胶材料腐蚀力学性能研究

由橡胶组成的封隔器胶筒是封隔器的核心部件,其性能直接关系到封隔器密封性能的好坏。CO2驱注气井中,CO2对橡胶材料的腐蚀易导致封隔器密封失效,进而引起环空带压,危及注气井的安全生产。为此,借助高温高压釜模拟井底真实环境进行了丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶两种材料的腐蚀试验,分析比较了气相和液相腐蚀条件下橡胶腐蚀后材料力学性能和腐蚀形貌的变化。研究表明,丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶在腐蚀后其拉伸性能均明显下降,硬度也有一定降低,液相环境下的腐蚀较气相环境下的腐蚀更加严重。因此,在工程设计中应充分考虑实际工况对橡胶力学性能的影响,不应以原始状态下橡胶的力学性能为依据。该研究成果可为CO2驱注气井及其他同类气井封隔器胶筒材料的选择提供参考。      

深层天然气地层测试技术

根据新疆高温高压高产气井的测试实例,分析了深层天然气的特点和测试难点,提出了测试应注意的事项和采用的措施.     

深斜井反洗井管柱力学分析

针对注水开采工艺带来的管柱断裂、脱落、封隔器失效以及地层吸水能力下降等问题,对深斜井分层注水洗井工况进行了管柱力学研究,分析推导了管柱受力和变形计算公式。研究结果表明,管柱轴向力最大值在井口位置,并且随井深增加呈线性减小,封隔器位置轴向力存在突变。管柱轴向变形最大值在井底取得,并且随着井深增加而逐渐增大。由于井斜角的原因管柱轴向变形随井深的变化率在直井段最大,且为常数,其次是造斜段,稳斜段变化率最小。所得结果可为现场施工提供参考。     

Posi-Lock封隔器在浅井中的应用

浅井测试时，P-T封隔器与MFE配合使用容易在开关井操作时提松封隔器。Posi-Lock双卡瓦可回收式机械封隔器在浅井中的成功应用能够很好的解决以上的问题，其安全性、可靠性已得到广泛认可。     

遇水自膨胀封隔器专用橡胶的合成与性能分析

胶筒是自膨胀封隔器的关键部件,作为胶筒原料的吸水膨胀橡胶其性能对自膨胀封隔器的封隔效果起决定作用,但国内目前缺乏对胶筒专用吸水膨胀橡胶及其合成材料的深入研究。为提高遇水膨胀橡胶的抗盐能力,用丙烯酸钠与丙烯酰胺共聚制备了遇水膨胀橡胶中起吸水作用的吸水树脂,试验分析了吸水树脂吸水性能的影响因素,发现参与反应的各单体的配比、单体总的质量浓度都可影响吸水树脂的吸水能力。将丁腈橡胶、自制吸水树脂及其他原料共混制得了遇水膨胀橡胶,测试了溶液矿物质种类、浓度和pH值,以及温度、吸水时间对橡胶膨胀能力的影响,并进行了遇水膨胀橡胶的抗拉伸试验,试验证明以上各因素对橡胶的膨胀能力都有影响,且制备的遇水自膨胀橡胶抗拉性能良好。对应用自制遇水膨胀橡胶的自膨胀封隔器进行了室内承压能力测试,试验结果表明,自膨胀封隔器承压能力达到14 MPa,可满足浅井现场施工要求。      

尾管顶部封隔器密封元件的设计计算与有限元分析

密封元件是封隔式尾管悬挂器的核心部件，其性能好坏直接影响到整套工具的作用效果。对封隔式尾管悬挂器的核心元件——胶筒进行了分析研究，通过理论分析计算出了胶筒坐封后的接触应力、坐封力，分析了影响密封元件接触应力和坐封力的因素。建立了胶筒几何模型，并应用ANSYS软件对密封元件进行了有限元分析，得出了胶筒胀封时的应力云图，为封隔式尾管悬挂器密封元件的设计提供了依据。     

机械式无线随钻测斜仪在深井超深井中的现场应用

机械式无线随钻测斜仪是胜利钻井工艺研究院研发的一种适用于直井及直井段的新型测斜工具。该仪器具有使用方便、测量时间短、受温度影响小等优点,对提高钻井速度、降低钻井成本等具有重要意义。该项技术成果已得到现场推广应用,至今已在中国石化胜利油田、中国石化南方勘探公司、中国石化西北分公司、中石油塔里木等油田的30多口井使用,取得了良好的效果,受到现场的好评。文中对测斜仪在深井、超深井技术服务期间的使用情况进行了分析与讨论,总结完善了现场测量的施工工艺,为今后在深井、超深井中现场测量提供参考。     

深层凝析气井完井工艺技术优化应用

对于深层凝析气井,完井工艺应考虑腐蚀介质的影响,保证安全采气,还应满足射孔、采气工艺、井下作业和自喷期产量的要求,且随着凝析气藏开发进入不同的阶段,必须对完井工艺进行适时优化,才能满足凝析气藏开发生产的需要。对雅克拉、大涝坝等深层凝析气藏完井工艺在井下工具、管径、材质、射孔等方面进行研究和优化,通过实际应用,取得了良好效果。