新型卡瓦式井下节流器打捞工具研制及应用

针对现有工具打捞未失效卡瓦式井下节流器的问题,设计了一种压缩卡瓦式井下节流器中心杆并使其胶筒回缩的新型打捞工具。现场应用表明:该工具操作方便、结构合理、性能可靠、易于加工;有效提高了卡瓦式井下节流器打捞成功率,缩短了打捞作业时间,节约了打捞费用,在苏里格气田节流器打捞作业中发挥了重要作用。     

卡瓦式井下节流器密封性能研究及试验

针对传统卡瓦式井下节流器的“圆柱”式胶筒存在可靠性差、寿命短的问题,进行了大量的室内研究实验。结合长庆油田现场实际,开展了井下节流器密封胶筒性能研究,研制出“V”型结构的胶筒,提高了井下节流器的工作可靠性及使用寿命。     

接箍锚定式井下节流器锚定机构性能分析及优化

目前苏里格气田广泛应用的卡瓦式井下节流器在打捞时存在解卡工艺复杂、卡瓦咬死油管导致打捞成功率低等问题,为此研发了一种接箍锚定式井下节流器,依靠卡爪锚定于油管接箍槽间隙,具有易解卡、不卡死油管、不下滑和钢丝作业一趟完成打捞的特点。为了提高接箍锚定式井下节流器锚定机构的工作性能,利用ANSYS有限元分析软件,建立了锚定机构与油管接箍的有限元模型,模拟了锚定机构在锚定、打捞时的工作过程;利用中心组合设计法建立了节流器最小打捞力以及下击作业时卡爪所受最大应力与卡爪长度、卡爪厚度的数学模型,分析其影响变化规律,得出最佳卡爪长度、卡爪厚度分别为95.6 mm和2.9 mm,最小打捞力为1.9 kN,下击作业时卡爪所受最大应力为732 MPa,与原节流器相比明显提高。研究结果表明,接箍锚定式井下节流器锚定机构设计合理,在保证节流器锚定机构安全工作的同时,优化了节流器锚定机构的卡爪参数组合,为接箍锚定式井下节流器的现场应用提供了技术保障。      

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。     

CQX-56新型井下节流器

CQX-56型井下节流器是天然气井井筒节流降压的一种新型井下工具,它依靠卡瓦定位,以弹簧和气流压差逐级实现两级胶筒密封。此新型井下节流器可耐温200℃以上,耐压35MPa,使用寿命长,通过投放打捞自动锁定及解卡等机构易于钢丝施工作业。     

一种新型活动式井下节流器

为了解决老式节流器在使用中存在的打捞困难及密封皮碗与油管之间的摩擦问题,同时大幅度降低节流器打捞时的上提力,研制了新型活动式井下节流器。该节流器主要由滤砂管、外套管、密封皮碗、卡瓦、剪切销钉和投送接头等组成,保留了老式节流器定位准确、密封良好、耐压差高的优点,同时也克服了老式节流器打捞难的缺点。苏里格苏75区块10口井的应用表明,与同类产品相比,该节流器打捞性能及节流降压效果均更好,值得大面积推广应用。     

新型活动式井下节流器的研制及应用

针对川西气田前期井下节流器在使用过程中存在打捞困难和打捞成功率较低的问题,研制了新型活动式井下节流器。对整体式卡瓦、带复位功能的胶筒、弹簧系统进行了优化。该工具长度短、外径小,送放顺利,丢手、卡挂、密封可靠,打捞成功率高。在CX632井等8口井进行了现场试验,节流效果明显,生产情况稳定;在XS21-29HF井等3口井进行打捞也验证了打捞成功率高,具备大规模推广使用价值。     

内嵌卡瓦尾管悬挂器坐挂系统力学模型研究

内嵌卡瓦式尾管悬挂器结构复杂,卡瓦咬合力是决定尾管悬挂器坐挂成功的关键因素。根据内嵌卡瓦坐挂系统的结构形式和加工工艺,根据矩阵理论建立了内嵌卡瓦式尾管悬挂器坐挂系统的力学模型,得到了卡瓦咬合力的理论计算方法,分析了卡瓦的咬合力与尾管重力、加工过程中刀具转角和接触面的摩擦系数的关系。进行了内嵌卡瓦尾管悬挂器与套管的坐挂试验,通过应变测试系统对不同轴向载荷下的套管外侧应变进行了采集与分析,基于拉梅公式进一步得到了卡瓦与套管内壁的接触应力。研究结果表明,卡瓦与套管接触应变的理论计算值与试验平均值比较吻合,最大应力约为平均应力的150%,最小应力约为平均应力的70%。坐挂力学模型理论分析和试验研究结果可以为悬挂器结构的设计和优化提供理论依据。      

接箍座落式井下节流装置

针对苏里格气田常用的卡瓦式井下节流器打捞解卡工艺复杂、部分卡瓦咬死油管导致打捞成功率低的问题,通过研究现有井下工具锚定方式及结构特点,设计了接箍座落式井下节流装置。该装置采用无齿卡爪配合油管接箍间隙实现坐封,打捞时无需专门解卡,具有易解卡、不咬死油管、防下滑等优点。通过有限元分析方法,模拟了井筒实际压力和温度条件,并对装置核心部件卡爪锚定机构进行了应力分析和优化设计。在室内实验成功的基础上,该井下节流装置现场应用38口井,生产一段时间后打捞10口井,坐封稳定、密封可靠、打捞方便,成功率达100%。     

井下节流技术在低温分离工艺中的应用

在简要介绍井下节流技术在国内外应用现状的基础上，针对长庆气田采用高压集气集中注醇工艺流程、部分气井及集气管线在生产运行过程中暴露出堵塞严重等问题, 通过大量室内性能试验研究，对卡瓦式井下节流器及配套工具进行了改进完善，研发了预置工作筒式井下节流器，开展了室内试验研究和6口井的现场试验。通过井下节流技术在榆林气田的应用，实现了“单井不注醇或少注醇、集气站不加热节流降压、低温分离”工艺，降低了加热炉负荷，减少了燃气和甲醇消耗量，提高了经济效益。通过研究及试验，初步形成了适合低温分离工艺的井下节流配套技术，具有明显的技术经济和社会效益，为高效开发长庆气田上古生界气藏提供了一种有效的技术途径。     

井下节流气井的生产动态模拟新方法

为了防止天然气水合物的生成以及井底积液的产生,鄂尔多斯盆地苏里格气田很多气井在井底都安装了井下节流装置,此类气井的产气量和井底流压均随着生产时间的增长而逐渐下降,没有一个绝对稳定阶段,故如何利用数值模拟的方法来实现对安装井下节流装置气井的动态模拟,是当前亟待解决的问题。为此,从油藏流动模型和井下节流气嘴流动模型出发,以井底为求解节点,通过耦合处理,提出了定气嘴尺寸生产的新理念;建立了气藏渗流、井下节流装置嘴流的计算模型,推导了新的数值模拟源汇项方程,实现了气藏渗流与井下节流装置嘴流的相互耦合。实例计算结果表明:新的数值模拟方法能够更加准确地体现安装井下节流装置气井的生产动态特征,能有效地应用于产能预测和稳产期评价,同时也为类似气井的产能计算提供了技术支撑。     

苏桥储气库生产井井下节流技术合理气水比研究

为了确定苏桥储气库有水气井井下节流技术适宜的生产气水比条件,在930 m模拟实验井上,开展了空气—水两相嘴流实验。利用油嘴流型观察窗和实时采集的实验数据,分流态对嘴流现象及特点进行了观察和分析。研究结果表明:由于液体段塞流过孔眼所需生产差压远大于气体,段塞流条件下液体在嘴前回落严重,油嘴前后压力、产气量、产水量波动幅度大,嘴流稳定性差;环雾流条件下4参数波动幅度小,嘴流稳定性好。确定了苏桥储气库有水气井段塞流向环雾流转化的气水比条件为1 800~2 000 m3/m3。嘴流稳定关系到举升管的正常排液,因此有水气井井下节流技术适宜的生产条件为环雾流;对于大液量气井,井筒为段塞流时嘴径不宜太小。     

分层采油井下油嘴直径的设计方法

为有效控制储层物性不同的2套含油系各油层产液量,达到抑制高含水油层、释放低含水油层的目的,借鉴气井井下节流器和注水井分层注水水嘴的设计方法及工作原理,提出了应用井下油嘴控制各油层产液量的技术思路。依据不同油层渗透率、有效厚度、地层压力的差别建立数学模型,首先按达西定律计算不同油层的产液量,然后按不同产液量井下油嘴的过流面积计算其前后压差,再通过控制2个油层的合理生产压差,得到高渗层、低渗层的能量守恒方程,从而优化分层采油井下油嘴的直径。现场应用12口分层采油井,单井平均日增油3.6 t,含水平均下降22.1百分点,为分层采油提供了新的技术手段。     

基于耦合模型的高压气井井下节流工艺设计方法研究

主要针对高压气井冬季易堵、存在较大安全隐患的生产难题,开展井下节流工艺技术研究。根据井下节流机理,基于天然气在井筒流动规律和地层径向传热,建立了井筒压力和流动温度预测数学模型,并采用精度较高的龙格库塔方法进行数值求解,采用组分模型和等熵焓变预测节流温降。根据气井产量、水合物生成条件、井筒压力、温度分布预测确定节流工艺参数,根据所建立的井下节流设计模型,对川孝452井进行工艺参数设计和现场试验,取得了良好效果。     

井下电视成像技术研究

随着测井技术的不断进步，井下电视成像测井技术也取得突飞猛进的发展。文章介绍了一种新的井下电视成像技术--基于数字视频体制的井下电视实时成像测井技术。由摄像头拍摄的井下图像经模数转换、压缩处理、由3000 m普通测井电缆传输到地面，在地面经解压、视频转换后显示或存储。该系统的数字传输采用相位连续的FSK调制，传输速率达到1MB/s，是目前最高的传输速率。地面采用软解调技术实现数据解调。     

井下增压器水力设计的探讨

喷射钻井可以提高钻速,超高压射流钻井又可提高钻速2~3倍,但由于设备要承受超高压,所以未获实际应用。80年代末研制成双管钻井系统,用常压大排量携岩,高压小排量破岩,用的是地面增压器,其可靠性差、成本高。目前引起钻井界普遍重视的是井下增压.它克服了双管钻井系统的缺点。本文阐述了井下增压器研究对提高钻井速度的意义,分析了静压式井下增压器的动力来源和要求,并提出了两种典型井下增压器水力设计的计算方法。     

液压驱动可调节式水下节流阀阀芯结构设计

根据中国南海某油田工况,依托1 500 m水下智能井口和采油树项目,开发一种液压驱动可调节式节流阀。对该水下节流阀阀芯的结构设计方法进行着重介绍。针对现有的一般阀芯结构设计方法,通过理论分析,考虑不同过流孔孔径、过流孔轴向排布、过流总面积等因素,采用有限元分析工具分析不同情况下节流阀阀芯的流动特性,保证节流阀的可调节性,延长阀芯防冲蚀寿命。     

气井水合物冻堵防治技术

针对大庆长垣外围气井产量低、携水困难,形成井底积液影响生产等问题,提出了用井下节流法防治气井水合物的技术,经现场应用效果较好。井下节流法有效地解决了气井积水影响生产的问题,不仅提高了气井生产时率,而且提高了井口温度,有利于降低积气能耗。