螺栓连接式水下井口连接器结构性能分析

水下井口连接器是海洋油气勘探开发的重要设备,工作时面临的工况和环境较复杂。通过三维有限元计算,分析了螺栓连接式水下井口连接器在安装预紧模式、生产模式及钻完井和修井模式下的结构性能,研究了外部载荷、金属密封垫环接触力、螺栓应力应变等参数之间的相互影响规律。建模时密封垫环采用GK3D8单元来模拟接触的非线性行为,其他模型采用C3D8R单元划分网格。分析结果表明,内压循环载荷对连接器预紧能力的影响很小;钻完井和修井模式下,螺栓是毂面分离后的主要承载部件;连接器在发生塑性破坏或达到结构极限强度时,金属密封垫环仍能有效密封内压。     

水下采油树MEC密封试验装置研究

MEC密封是水下卧式采油树密封的一项关键技术。为了进行密封性能试验,设计了MEC密封件的密封试验装置。分析了该装置的组成部分和关键参数,并采用ABAQUS软件对其上、下安装盖的强度进行有限元分析。分析结果表明,设计的试验装置满足强度要求。     

水下井口连接器密封性能影响因素分析与优化

水下井口连接器作为连接高压井口与水下采油树、防止井内高温高压流体泄漏的关键设备,其承受着极其恶劣的载荷作用。为研究内压工况下流体渗透压力对井口连接器金属-金属密封的影响,以自主研制的井口连接器为对象,考虑流体渗透压力对VX钢圈密封性能的影响,运用ABAQUS软件分析了井口连接器在预紧和内压工况下的密封性能,探究了预紧力、介质压力、密封圈材料性能和结构参数对其接触应力的影响规律。研究结果表明：轴向预紧力是影响连接器密封性能的重要因素,在保证连接器结构强度下应尽量增大预紧力;随着内压的增大,上密封面的接触应力增加,趋势与下密封面相比较增加速率变低,且下密封面接触应力大于上密封面;316L不锈钢满足密封准则,用其作为密封圈材料更为经济;最优密封锥面锥角α为22.75°,最优密封面宽度b₀为28mm。所得结论可为其他类型水下井口连接器的密封结构设计提供依据。     

水下卧式采油树研制及浅水试验

水下采油树是海洋油气开发的关键装备,该设备制造技术长期以来被国外垄断。为了加快我国海洋油气的开发步伐,降低开发成本,依托863计划课题和中石油重点研发项目,我国突破了水下高压密封、水下远程控制、复杂形面零件加工及检测等多项关键技术,成功研制了拥有自主知识产权的水下卧式采油树。厂内试验表明,其各项指标均已达到设计要求,18米浅水试验进一步验证了水下卧式采油树的安装回收功能、ROV操作性能和水下远程控制功能均满足设计要求,试验获得的基础数据及技术经验作为宝贵的科研成果,对下一步工程海试具有重要的指导意义。     

水下采油树装配预紧力程序化设计及有限元分析

分析了水下采油树装配预紧力计算方法,计算出了1 500m水深69 MPa(100 00psi)工作压力下水下采油树的生产阀块装配预紧力为494 645~559 360N。开发了基于C语言的采油树装配预紧力计算软件,通过ANSYS软件对加载计算所得预紧力下的零部件进行强度校核。结果表明:计算所得预紧力符合采油树装配规范要求,验证了所开发计算软件的正确性。     

水下卧式采油树井口连接器VX钢圈力学特性研究

VX钢圈是水下卧式采油树连接器上的全金属锥形密封圈,其性能好坏直接影响着采油树功能的实现。为保证密封件的性能,需要进行密封件力学特性及相关参数的计算。根据VX钢圈密封的工作原理,对VX钢圈密封锥面进行预紧及操作工况下的力学分析,推导出了VX密封钢圈的预紧接触应力和操作接触应力公式,并用ABAQUS有限元法对推导的VX钢圈的设计计算公式进行验证及相关分析,指出在操作工况下,钢圈接触应力与内压呈线性关系,先随内压增大而降低,到达最低值后,则随内压增大而线性增大,钢圈实现自紧密封。     

水下油管悬挂器技术现状与研制要点

结合相关标准和国外公司的成型产品,采用对比分析的方法,阐述了水下油管悬挂器的功能。分析了多孔型、同心型和卧式采油树油管悬挂器的结构特点,并介绍了FMC、Aker Kvaerner和Vetco Gray公司的水下卧式采油树油管悬挂器产品。对锁紧装置、密封结构、导向装置、贯穿接头及通道等的研制要点进行了说明,指出水下油管悬挂器的技术发展趋势为深海域、系列化、智能化。为研制国产水下油管悬挂器提供借鉴。     

深水采油树井口连接器锁紧机构设计研究

分析了水下采油树的关键部件——井口连接器的功能、类型及结构.针对水深300 m、设计压力为34.5 MPa(5 000 psi)、设计温度为-18～121℃的卧式采油树,根据ISO 13628 4和API17D相应规范,在考虑井口结构、目标油田油藏特性和环境参数的基础上,设计采油树井口连接器,并对关键部件C型锁紧环所需要的液压锁紧力进行计算分析;利用ABAQUS软件对液压锁紧力进行验证和强度校核.计算结果表明:所设计的锁紧机构满足井口连接器和水下采油树的需要.     

水下油气装备VGX钢圈密封型面设计

金属钢圈密封作为水下装备密封关键技术之一,广泛应用于水下井口头和水下采油树等装备的重要连接部位。然而,国内研究重点均集中于密封钢圈,对连接部位密封型面设计研究较少。鉴于此,选取应用最广泛的VGX钢圈,基于功能性与安全可靠性要求,设计了2种密封型面,通过有限元计算进行了分析对比,并进行了实验室密封性能测试。研究结果表明:接触面角度差是VGX钢圈密封型面设计的核心要素;Ⅰ型型面与Ⅱ型型面均满足功能性、安全可靠性及使用寿命要求,且各有特点,其中,Ⅰ型型面备用密封比压更高,Ⅱ型型面主密封能力相对更优,可根据具体使用需求选择合适型面。所得结论可为水下装备其他金属密封设计提供借鉴和参考。     

油管挂环空金属密封制造技术研究

该文根据水下采油树的应用环境和要求,对水下采油树油管挂环空金属密封件的设计结构及原理、性能要求、制造工艺等进行了技术分析,并阐述了制造工艺过程中的技术难点及解决措施。在此基础上,进行了油管挂金属密封的研制,并将其应用于采油树制造项目,产品的各项试验结果表明,其质量及性能满足设计要求。     

钻柱测试“压衰”的原因分析

从理论上分析了钻柱测试中产生“压衰”的原因：不渗透边界，远处物性变差，双重介质储层，物性存在很大差异的多层合试都可引起“压衰”现象，只要恢复时间足够长，上述原因导致的“压衰”可消除；对于非自喷井测试资料，若用Ｈｏｒｎｅｒ法分析，且Ｈｏｒｎｅｒ生产时间采用实际生产时间时，通常会产生“压衰”，通过采用非自喷井解释方法。其“压衰”现象会自动消失；压力系统不同的多层合试可产生“压衰”。     

平板闸阀防腐蚀防擦伤试验

对平板闸阀闸板和阀座的传统材料与耐磨耐蚀的热喷涂涂层材料进行了盐酸腐蚀对比试验、硫化氢腐蚀对比试验、不同比压下的摩擦对比试验和７００平板闸阀台架模拟试验，并用扫描电镜对摩擦表面进行形貌观察和分析。试验结果表明，采用热喷涂技术喷焊镍基自熔合金，其涂层的耐盐酸和耐硫化氢腐蚀的性能优于Ｃｒ１３不锈钢和堆焊Ｃｏ、Ｃｒ、Ｗ合金，而耐擦伤性能比后两者高３～４倍，适合于制作平板闸阀的闸板和阀座。设计油田用高压油密封平板闸阀时，推荐选取摩擦系数０．０４较合适。     

文138井系统试油及探边测试资料分析与评价

对文138井产能试油及探边测试资料进行系统分析，进一步了解油藏产能、物性、边界等特征，为该井下步开采方式及区块进一步的勘探部署和整体开发方案制定提供了重要的参考依据。     

多规格油管磁性探伤检测线的研究

当一条油管传动线上混合运送多种规格的油管时 ,以往的探伤方法将油管分类到不同的传动线上再各自进行探伤 ,需要的辅助工序多 ,资源浪费严重。通过在一条线上串联安装不同规格的探头 ,结合红外对管的布置和控制器的设计 ,对传动线上混合的不同规格的油管首先进行识别 ,然后控制对应规格的探头工作 ,用一套信号分析处理系统实现全规格油管的高速、自动探伤 ,既降低了检测设备成本 ,又简化了探伤工艺 ,提高了检测效率。为此 ,在探伤传感器结构上 ,采用了剖分成 4个单元的探头 ,结合大游动范围的探头张合机构 ,解决了在传动线上因油管中心不等高难实现检测跟踪的问题。     

塔里木盆地T井地层测试资料的应用研究

对塔里木盆地Ｔ井地层测试资料的应用研究表明，凝析油在降压条件下极易从地层中析出，析出的部分油被吸附于岩石表面而无法采出，引起产能降低，因此对凝析油藏必须保压开采。压力系统不同的各油层在混合开采中会引起油气从高压层向低压层倒灌，从而降低混合开采的总产能，在这种情况下应分层单列井网开采。对于垂直渗透率接近水平渗透率的油层宜钻水平井来提高产能。井斜角大于４０°的斜井在任何条件下的产能都比直井高。     

海洋立管全尺寸疲劳试验方法研究及标准化应用

为了定量评价海洋立管产品的疲劳寿命,对海洋立管共振弯曲疲劳试验的力学模型进行理论研究,得到该模型的应力幅和固有频率,为海洋立管全尺寸疲劳试验标准化提供理论依据。同时开发了共振弯曲疲劳试验平台,制订了SY/T 7605—2020《海洋立管全尺寸疲劳试验方法》等2项标准,进一步阐述了该标准的主要技术内容,规范了海洋立管全尺寸疲劳试验装置、试样设计与制备、试验结果处理等方面的具体技术要求。根据标准完成了20多组疲劳寿命测试,结果表明,立管系统的疲劳试验方法及焊接工艺较为合理,有助于提升海洋立管产品的质量。     

多功能测井仪器测试台架

多功能测试台架是一种可配接多种功能井下仪器的测试平台，它提供了三种模式的通讯接口——DTB接口、Manchester曼码接口、长电缆曼码接口，可以配接具有这三种接口的井下仪器。同时、还具备测量快中子时间到达谱的功能，为各种井下仪器的研制、测试、调校带来了极大的方便。     

水平井井下工具模拟试验装置的研制

根据油田对井下工具的试验检测需要,研制了水平井井下工具模拟试验装置。装置主要由模拟试验台、水压系统、液压系统和数据采集与控制系统组成。试验台可以提供300kN的载荷输出,水压系统设计指标为30MPa。液压系统采用变量泵和比例溢流阀控制压力和流量,数据采集与控制系统由工控机与PLC联合,可实现对拉力、液压力、水压力和油温的实时采集,以及对比例溢流阀的连续控制。性能试验和应用试验表明,该模拟试验装置能满足井下工具拉压力检测和水压试验的要求。     

油井套管内偏心滚轮式清垢钻头的研制

专为清除井下套管结垢研制的偏心滚轮式清垢钻头，通过其导向钻头刮削垢层中较疏松的决生垢，而相对于导向钻头处于偏心位置的清垢轮冲击、滚压较致密的底层垢，使垢层直接从套管壁上脱落。模拟试验和现场试验表明：与其他的工具相比，清垢钻头的清垢速度提高5倍以上，而且在施工过程中无明显反扭矩产生，也不会刮伤套管；钻头结构简单新颖，性能可靠，多次下井工作仅有轻微磨损，使用寿命长。     

水平井砾石充填物理模拟试验装置

在水平井中,由于砾石充填方向与重力方向相垂直,因而其充填规律与直井存在着根本的区别。为了研究水平井内的砾石充填规律,提高水平井砾石充填率和防砂效果,研制了水平井砾石充填防砂物理模拟试验装置。该装置由透明模拟试验井筒、起升系统、砾石充填设备、数据采集和图象处理系统五大部分组成。利用该物理模拟试验装置对水平井砾石充填机理进行了系统的试验研究,得出了水平段的砾石充填沉积规律。