超稠油组合油嘴放喷装置的研究与应用

超稠油井放喷采用五级油嘴控制放喷产液量,在调换油嘴前后,产液量会发生大幅波动,并且随着含水下降,油液黏度增大,经常出现放喷“假死”现象,影响油井放喷时效及下泵时机。为此,研制了组合油嘴放喷装置。该装置设计了异形过流口和柱形阀芯,异形过流口通过前、中、后3段不同曲率的设计,过流面积可与放喷平稳期、急速期、缓速期的放喷量相适应;通过异形过流口与柱形阀芯配合,阀门开度与放喷量线性匹配,实现放喷量的无级平滑调节;通过优化设计异形过流口位置,降低放喷时井口能量损失。该技术在辽河油田现场应用113井次,累计缩短放喷时间4 123.0 h。该技术可对超稠油井放喷制度的优化提供参考。     

超稠油井放喷管理方式研究与应用

通过理论分析和现场实践,以放喷压力、温度、液量3个参数的合理匹配为原则,规范了超稠油井的放喷管理制度,并研制改进了油嘴平稳放喷装置、末期掺油助喷流程、冬季防冻堵配套工艺装置.完善了放喷井现场工艺,解决了超稠油放喷难度大的问题.     

撬装式井口气液分离放喷装置现场试验及效果分析

气井大修、积液井复产等已成为靖边气田开发中后期常规性维护措施,现场施工过程中均需井口放喷进行排液。目前采用的排酸筒放空分液工艺,由于装置简单,成本低,应用较为广泛,但存在气液分离效果差,易导致放喷火焰熄灭等问题。本文结合靖边气田井口放喷工况及安全环保需求,研制出一种撬装式井口气液分离放喷装置,并在2口积液井排液复产时开展现场试验,结果表明:该装置撬装设计合理、现场运行稳定,放散管满足热辐射强度要求,气液分离效果较好,方便运输及组装,满足现场工况和安全性要求,有效缩短了施工准备周期,提高了井口放喷分液工艺的安全环保性,具有一定的推广应用前景。     

顶驱内防喷器驱动装置的研究与改进

钻井系统中,作为控制内防喷器启闭的驱动装置的稳定性和可靠性至关重要。鉴于此,介绍了加拿大Hi-Kalibre公司、Canrig公司以及美国NOV公司等3家国外顶驱内防喷器驱动装置的研究现状;通过试验测试,给出了内防喷器在不同压力等级下的启闭扭矩值,作为驱动装置设计输入以及现场使用参考依据;结合顶驱的现场使用情况,针对内防喷器开关不到位、摇臂总成故障、滑套故障、装配及使用问题,给出了对应改进措施。研究内容可为顶驱内防喷器驱动装置设计提供参考依据。     

试油测试用密闭燃烧装置开发与试验

密闭燃烧装置采用特殊喷嘴结构设计的燃烧器燃烧试油放喷期间排放的天然气体。试验表明,设计的密闭燃烧装置天然气密闭燃烧能力8×10~4m~3/d,天然气燃烧较为稳定,具备优良的天然气燃烧性能,自然吸风能力足,噪音58~65 Db,可视火焰0.5~1.0 m,量级降到较低水平,对周边环境影响小。密闭燃烧装置连接安装快捷方便,可以安置于井场内远离井口的角落使用,减少征地修建燃烧池费用,同时减少远距离连接固定放喷测试管线作业周期,降低采用燃烧池燃烧带来的噪音污染、光污染和热辐射等。该装置可在页岩气等非常规气井排液测试期间替代常规燃烧池燃烧放喷天然气体,保障24 h连续放喷排液的进行,应用前景广阔。     

移动式钻完井放喷燃烧装置研制及应用

针对目前国内各大油田砖混结构放喷池不可重复利用,建后及复耕对环境造成的不利影响,通过对
川西气田中浅层放喷储液池减容及耐火隔热材料分析论证,开展了钢结构移动放喷罐的设计及加工,并通过现场
应用持续改进,形成了一套适用于产量≤１０×１０４ｍ^３／ｄ、地层压力≤５０ＭＰａ的非硫化氢天然气井的可移动式钢结
构放喷罐,不仅可以降低钻井投资成本,还可以实现节能减排,具有极大的推广价值。     

应急放喷工况井下管柱冲蚀行为研究

钻遇高产气层时,气体大量侵入井内,应急放喷施工使得井下管柱面临严重冲蚀。为分析大放喷量、高携砂率下井下管柱的冲蚀情况,开展了应急放喷工况井下管柱冲蚀行为研究。应用有限元法,利用ANSYS-Fluent数值模拟软件,针对钻杆水眼和钻杆-套管环空内的流场特性、颗粒轨迹和冲蚀行为开展了模拟分析,得到了日放喷量和日出砂量对冲蚀的影响规律。结果表明：当通过钻杆水眼放喷时,冲蚀薄弱点位于钻杆接头内壁缩径面;当通过环空放喷时,冲蚀薄弱点位于钻杆接头外壁迎风坡;从环空放喷时的冲蚀程度比从钻杆水眼放喷时更为严重。基于研究结果,建议通过钻杆水眼进行放喷,在放喷初期采用小排量放喷,待井筒内泥浆、岩屑和砂粒几乎放喷完后再增大放喷量,可有效降低管柱冲蚀。该研究成果为高压高产气井应急放喷施工方案的制订提供了依据。     

川东北罗家寨区块放喷排液地面流程设计及优化

罗家寨气田具有高压、高产、高含硫的特点,长时间大产量放喷排液,H_2S含量高,易形成水合物,增加了放喷排液工作的难度。在分析川东北碳酸盐岩含硫气藏放喷测试技术难点的基础上,开展地面流程的优化研究,确定适合罗家寨气田放喷排液工况的地面返排流程和集液流程,以及相应的放喷排液工艺技术,为川东北地区含硫气田放喷测试工作提供了技术参考。     

气体钻井井口装置冲蚀规律研究及优化配置

针对气体钻井中携岩气固两相流对井口装置中多功能四通造成的严重冲蚀问题,提出在原配置基础上加装排砂四通的井口优化配置方案。在结合气-固两相流和冲蚀理论,应用耦合运算模型对原配置下多功能四通的冲蚀情况进行仿真计算,并与实际检测的冲蚀情况吻合较好的基本上,利用该模型研究两种配置在放喷工况
下所用四通受放喷量、旁通出口压力、岩屑质量流量以及岩屑粒径大小影响的最大冲蚀速率和最大流体速度变化规律。研究表明,多功能四通和排砂四通内最大冲蚀速率都随放喷量和岩屑质量流量的增大而增大,随旁通出口压力和岩屑粒径的增大而减小;而最大流体速度都随放喷量增大而增大,随出口压力的增大而递减,受岩屑质量流量和岩屑粒径的影响基本不大。而优化后的配置相比原配置能大幅降低井口装置内的最大冲蚀速率和最大流体速度,可有效降低冲蚀风险,避免冲蚀破坏,提高井口装置整体的使用安全和工作寿命。     

川西高含硫气井测试返排液环保处理技术

针对川西海相彭州气田完井测试放喷期间返排的残酸液体受放喷口高温烘烤挥发影响周边人居环境问题，通过现场取样，开展返排液有毒有害物质成份分析，开展中和药剂优选与研发，优选出碱液中和残酸、复配了醇类与醛类通过缩合反应得到的具有较强亲电子效应的六元杂环化合物，达到除去硫化物的目的；引进密封排液系统，优化设计放喷排液流程与密闭排液系统组合流程，配套设计动态叶片式混合器、带45°角档板的注入头，形成了一套适合于川西海相酸化后返排液环保处理流程，并在PZ6-2D、PZ8-5D等多口井应用，成功控制返排液pH值大于7,H₂S浓度低于10 ppm,达到拉运标准。该套环保处理技术为彭州海相气田环保开发提供了重要的技术支撑。     

闸板防喷器承压件在线监测装置的研制

鉴于目前国内还没有对防喷器运行状态进行在线监测的仪器或装置,为确保防喷器运行状态安全,研制了闸板防喷器承压件在线监测装置。该装置是通过安装在闸板防喷器腔体内部及壳体上的传感器,监测其内部工作压力、油路开关压力、内部温度和关键部位形变参数,实现了对闸板防喷器在出厂前、井控车间和钻井现场全过程监管。还能对各种超规范工作环境及超安全极限进行报警,提高了现场闸板防喷器运行的可靠性。试验及应用结果表明,该装置能满足井控车间各种试验的数据监测及意外着火情况下数据保存的要求,提高了防喷器安全管理水平。     

多功能油井液压阻喷装置研制与应用

针对油田修井作业采用闸板防喷器防止井喷存在的问题,为有效提高油井作业装备的技术水平,研制了一种多功能油井液压阻喷装置。该阻喷装置全部采用液压驱动技术,具有结构紧凑、机械化程度高、安装简便、安全可靠等特点。室内试验和现场应用表明：该装置满足井控安全要求,性能可靠,可操作性强,各项技术指标均达到了设计要求。     

机抽井口防喷器自动化改造与应用

目前注氮气三次采油技术是某油田缝洞型碳酸盐岩油藏提高采收率的重要手段,随着注氮气轮次增加,气窜问题严重,部分油井机抽生产期间油压由0.5 MPa迅速上升至近30 MPa,给现场生产带来较大井控风险。为此,在常规42 MPa手动双闸板防喷器基础上对采油液控系统、液压双闸板防喷器执行机构、抽油机液压刹车装置等进行自动化改造,实现数据联锁和远程控制,其中液控装置以及执行器均采取可拆卸设备组合而成。改造后的装置可根据油压变化自动控制抽油机停机、防喷器关闭等动作,并反馈防喷器状态等数据信息,通过信息自动化手段实现注氮气井远程实时监控管理、压力异常快速响应处置,提升了现场安全生产水平。现场应用结果表明,该装置在井口油压超过设定值情况下,实现超压自动停机、液压自动刹车、液压自动关闭防喷器等功能,有效减少环境破坏、产量损失,杜绝井喷事故,具有较好的推广前景。     

提高同位素吸水剖面精度研究

同位素吸水剖面资料是油田动态分析和注水调整的重要依据,资料的准确性受到地层条件、井下管柱结构、测井工艺等诸多因素影响。文章根据大量的测井资料和现场实践,对同位素沾污、大孔道、井口防喷装置、井下管柱结构等方面进行探讨,找到一些可有效控制影响因素的具体方法,提高了同位素吸水剖面测井资料的精度和应用效果。     

海上井喷抢险“三分支”引火筒结构设计

针对目前海上生产平台出现的井喷失控事故, 设计了“三分支”引火筒装置。在从源头控制井喷抢险作业时能够借助“烟囱效应”将流体/火焰引至上方，降低井口区温度，提高井喷抢险作业的安全性。“三分支”引火筒装置主要由引火筒、悬挂筒、主轴及悬挂装置、锁定及支撑装置组成。作业时可根据井口分布调整3个引火筒之间的角度和高度，配合钢丝绳和绞车进行井喷抢险作业。对各部分结构进行了阐述并且对结构强度及恶劣工况下的吊装进行了有限元分析。分析结果表明:装置强度满足要求；在200×104 m3/d气井井喷环境下最大等效应力为492 MPa，最大偏移量为348.02 mm，在6级风环境下最大等效应力为495 MPa，最大偏移量为353.12 mm，均满足抢险作业需求。研究结果可为生产平台井喷抢险引火筒研发提供参考。     

一种防喷杆式抽油泵

为解决起下油管过程中原油溢出井口的问题,设计了一种带有防喷装置的双卡杆式抽油泵。这种泵主要由阀杆、支撑总成、支承座主体、柱塞、泵筒、外管、筛管以及防喷装置等组成,它采用顶部机械+皮碗双密封杆式泵结构,提高了密封可靠性,同时在泵的底部增加了防喷装置,阻断油层与井口的连接通道,达到防止原油溢出井口的目的。现场应用表明,这种泵在井底压力不大于20 MPa时,可有效防止起下油管作业过程中溢油事故的发生。     

油水井作业中污油污水回收技术的研究

根据油井和注水井的结构特点及不同井型的不同施工方式 ,研制并配套了相应的防喷工具和作业施工过程中溢流的回收装置 ,实现了油水井作业过程中污油污水的回收利用。对于油井管柱内孔防喷 ,研制KG—Ⅱ型帽形活门、KQG—FP型防喷脱节器及Y341— 114型封隔器工艺管柱 ;针对油套环空控制 ,改进了自封封井器胶心成分 ,其密封性能提高。为便于对油套环空溢流处理 ,研制了回收装置 ;针对注水井作业施工特点 ,研制成功污水地面回收装置。     

可变径闸板防喷器前密封封井过程受力模拟研究

可变径闸板防喷器作为新型的闸板防喷器,能够密封一定范围内多种规格的钻具,具有成本低、使用方便等特点。文章通过建立有限元模型,模拟了可变径闸板防喷器的工作过程,对其前密封应力的分布和变化进行了分析,探讨了产生破坏的原因,便于优化设计。     

井口套管头损坏井喷抢险配套技术

为快速、高效、安全地处理因油气井套管头损坏及断裂造成的井喷事故,通过分析和总结井喷事故的经验教训,研究设计了新型抢喷装置及配套技术,并进行了室内和现场试验,该配套技术是通过套管造扣抢喷装置与井口套管头损坏处进行有效连接来实现井喷事故的处理,现场使用效果较好,降低了井喷造成的损失,对提高油田井喷抢险能力具有促进作用,可进一步推广应用。     

三高井井喷失控着火井口重置关键技术与装备

“三高井”井喷失控着火后,井口火势大、热辐射高、流体冲击力强,对抢险技术、装备要求极高。井口重置作为“三高”失控井抢险救援中最关键、难度最大的环节,面临新井口下放困难、连接法兰不容易对中、人员难以近井口作业等瓶颈问题,传统的扣装法、磨装法已无法完成此任务。针对此种情况,中国石油川庆钻探工程公司经过攻关,形成了操作灵活、适用范围广、易实现对中、且对中时间短的钢丝加压法,可克服高压气流对新井口向上的冲击力的重力加压法,集卡紧装置、密封装置为一体、可以实现远程一键控制的一体化重置法。采用攻关后的“三高井”井喷失控着火井口重置关键技术及装备,已在土库曼斯坦、川渝地区、新疆地区等多口井井喷失控着火处置中发挥了极其重要作用,成功完成井口重置。目前,该技术已达到国际先进水平。