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。     

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。     

新型防喷吊卡不压井修井作业过程仿真分析

为了提高不压井修井作业时油管内封堵的可靠性,针对低压油水井的作业需求,设计出新型的不压井防喷吊卡。该机构是将油管内封堵位置调整到井口,在油管接箍卸扣处进行动态密封。应用三维软件建立吊卡模型,导入流体仿真软件及运动仿真软件进行分析,获得了吊卡的力学和动力学数据。结果表明该机构安全、稳定。为现场使用提供了理论支持,为进一步改进防喷吊卡提供了参考依据。     

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。     

连续油管不压井作业注汽单流阀的设计

单流阀是修井起下管柱作业时防喷、防溢流的井下配合工具。目前油田上入井用的单流阀,受工作环境和施工流程等影响,多采用球阀。球阀的主要特点是本身结构紧凑,密封可靠,结构简单,密封面与球面常在闭合状态,不易被介质冲蚀,适用于井下工作条件恶劣的介质。参考油田上用的单流阀,针对油田不压井作业连续油管注汽工艺流程,设计能满足现有不连续油管不压井作业的生产条件的单流阀。     

带压作业技术在吉林油田的应用

带压作业是利用并控设备控制井口压力,对高压油水井在不压井、不泄压的情况下进行修井作业的一项技术,技术的关键是要解决油管内部堵塞、油套空间动态密封和欠平衡状态下管柱的控制问题,防止施工作业时油管内、油套空间喷液和管柱上窜.油管内防喷通过堵塞器实现,油套空间密封和管柱控制通过带压作业机实现.近几年来,带压作业技术在吉林油田得到快速发展,特别是2010年,加大力度发展带压作业技术,集中解决问题区块遗留难题,累计实施514口并,减少泄压放水89×104 m3,综合创效超过2亿元,有效地控制了注水并排放,减少了环境污染,社会效益明显.     

单胶筒防下滑井下节流装置的研制与应用

为了解决卡瓦式节流器打捞难度大的问题,研制了单胶筒防下滑井下节流装置。该装置采用常规试井钢丝投放,气缸内由常压变高压,胶筒受挤压密封容易;采用胶筒回缩设计,打捞时胶筒回缩,大大减小了油管与节流装置的摩擦力;利用油管接箍间隙,采用三爪式防下滑机构设计,能有效防止节流器失效后滑落井底;坐封柱塞与气嘴座采用销钉锁定,遇到井筒积液时可采用专用工具打掉气嘴。试验结果表明,单胶筒防下滑井下节流装置坐封容易、密封可靠,打捞时胶筒有效回缩,可防止下滑;该装置性能稳定,可以替代卡瓦式井下节流器进行推广应用。     

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。     

西峰油田油井防喷工艺研究

在分析井喷形成的内因和外因以及西峰油田前期放喷工艺存在问题的基础上,综合对比上述防喷工艺的优缺点,开发设计了一项新型的滑套投捞式防喷工艺。该工艺能够解决下油管时的井喷问题,并且考虑了起油管过程中的井喷问题,使该工艺功能上更全面,同时施工操作也更简便。     

套管抽汲配套工具的研制与应用

井筒抽汲捞油是各油田低产低能井普遍采用的一种采油方式,根据这种采油方式的需求,开发研 制了配套井筒抽汲工具。井口采用远程液压防喷盒,实现了多级远程液压防喷密封手动控制系统,工艺 技术性能稳定。安装简便快捷,井口密封效果好,无污染;井口安全脱节的密封系统实现了顶钻时的安 全脱节作用;井下抽汲胶碗的设计具有生产快捷,投入少、成本低、更换简便等优点,在克拉玛依油田 取得良好的应用效果。     

带压作业闸板防喷器关键部件的有限元分析

带压作业闸板防喷器的关键部件是密封胶心和壳体,分别采用尼龙与帘线-丁氰橡胶复合材料和合金钢锻件制造。以SolidWorks及Cosmos有限元软件为平台建立了数值模型,对胶心和壳体进行了受力数值模拟计算。计算结果表明,在20MPa的压力作用下,胶心接触压力最大值位于尼龙下端棱角位置,达9.7MPa,橡胶翼板无明显应力集中现象,胶心结构强度满足要求;壳体在系统压力为35MPa时,其内壁最大应力为222MPa,安全系数为2.8,满足设计要求。有限元数值模拟为带压作业闸板防喷器的设计提供了参考依据。     

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。     

闸板防喷器胶芯密封参数算法及结构优化

根据闸板防喷器工作性能要求,通过建立闸板总成力学模型,应用橡胶非线性大变形理论,研究了胶芯密封比压与偏心距等密封参数的确定方法。并依据胶芯可靠、合理封井的条件,确定了保证防喷器正常工作时偏心距的取值范围。最终在此基础上对胶芯结构进行了优化。     

环形防喷器封井过程的数值模拟

环形防喷器是石油钻井行业常用的重要设备,但是国内在大口径、高压力级别的环形防喷器的设计和制造方面,还不能完全满足生产需要。为此,在建立锥形胶心环形防喷器的三维有限元模型的基础上,通过对无钻杆和φ89mm钻杆2种状态下封井过程的数值模拟,得到了胶心变形时各部分橡胶的运动规律和应力、应变的分布状况,指出容易发生破坏的部位,分析了封井时密封部位接触压力的分布形态和变化规律,为设计和使用环形防喷器提供了理论参考依据。     

液压闸板防喷器胶心的封井机理与结构参数设计

论述了闸板防喷器胶心的封井机理与封井过程中的封井力、密封比压与胶心前部密封储胶量的计算公式，讨论了影响闸板防喷器胶心封井比压和使用寿命的胶心结构参数提出了合理选择胶心结构参数的建议。     

低矮型不压井作业用环形防喷器研制

在不压井作业时,现有的环形防喷器存在外形尺寸大、价格昂贵、不适合在带压作业装置上使用等问题.研制了一种低矮型环形防喷器.利用有限元分析方法优化了胶芯和壳体的结构和参数.该环形防喷器可密封φ40～φ178mm的管柱,对于φ73、φ89 mm油管,静密封压力分别为21、25 MPa.对于14 MPa以内油水井,该环形防喷器过φ73mm（27/8英寸）油管和φ89 mm（31/2英寸）油管的接箍个数分别为7个和9个.满足带压作业施工要求.     

F18-21整体式防喷器组的研制

随着钻井、修井工艺对防喷器组总体高度、体积大小的要求越来越苛刻,为了更好地满足特殊钻井的需求,研制了F18-21整体式防喷器组。通过有限元分析,一次铸钢成型的防喷器壳体满足《井口装置和采油树设备规范》;通过各项性能试验,其壳体强度、液控油缸强度、环形胶芯密封性能、闸板胶芯密封性能、主通径都可以满足现场应用的需要。现场装配结果表明,该整体式防喷器组较常规防喷器组总体高度降低500 mm、总重量减轻600 kg、密封泄漏点减少2处,具有结构紧凑、性能可靠、省时省力的特点。     

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。     

环形防喷器设计的几个要点分析

环形防喷器是井口防喷控制装置的重要组成部件之一。它可在需要时封闭各种形状的钻具,并可在井内无钻具的情况下全封井口。由于环形防喷器对于封闭井口有重要的作用,因此它的设计必须达到规定的要求。在设计过程中,活塞行程的确定、活塞与本体间的行程配合、活塞与本体间的密封等都是必须重视的问题。此外,还根据胶芯铁芯在运动过程中形状不变的特性提出了一种计算活塞行程的方法,让环形防喷器胶芯设计合理,能实现全封井口的功能。     

便携式井口防喷器试压装置研制与应用

针对油田修井用井口防喷器日常密封性试压检查不能在修井作业场实现的难题,研制了便携式井口防喷器试压装置。该试压装置能在修井作业现场对防喷器试验检查,及时发现存在的故障及安全隐患,提高井口防喷器使用的可靠性和安全性。现场应用表明：该试压装置设计合理,技术先进,使用方便,运行安全可靠,可满足井口防喷器的日常性密封试压检查的需要,能减少修井作业安全事故的发生。