泡沫型清管器在子洲气田的应用效果评价

天然气管道在长时间运行后会出现杂质、液体附着或沉积在管道内壁的问题,不仅会增加管输能量损耗,降低输送能力,还会造成管道腐蚀,安全风险增加。因此,为保证管道高效、安全平稳运行,定期对管道进行清洁尤为重要。本文通过对传统式皮碗型清管器和泡沫型清管器进行性能分析及现场应用研究,确定了泡沫型清管器更适合应用于子洲气田,且试验效果良好,解决了传统式皮碗型清管器在应用过程中存在的安全风险高、效率低、资源浪费等难题。     

清管的有效方法

以试验装置模拟管道实际工况,用双皮碗清管器清除管道的原油;利用不同流速、同一常用温度的热水替换管中原油清管;测试清管后管壁的残留原油量和水中含油量;最终找出了清管器、热水替换管中原油清管的最佳温度和工况。在原油凝固点(36℃)附近,双皮碗清管器清管后管壁残留原油量为6.33 g/m2;用58℃热水以1.5 m/s流速替换管内原油,20 min时水中含油量为58.63 mg/L。     

碟形皮碗唇部弯曲角度对接触应力的影响

为了解碟形皮碗唇部弯曲角度对接触应力的影响,构建了皮碗在管道中的受力模型,采用该模型可以直观地描述皮碗的受力情况。利用ABAQUS有限元分析软件,研究了碟形皮碗不同唇部弯曲角度对接触应力的影响。研究结果表明:当过盈量、皮碗厚度相同时,接触应力随着唇部弯曲角度的增大而增大;当过盈量、皮碗厚度不变时,接触应力随压差的增大而增大,且接触应力的增幅随唇部弯曲角度的增大而减小;当过盈量不变时,接触应力随皮碗厚度的增大而增大,且接触应力的增幅随唇部弯曲角度的增大而增大。研究结果可为清管器密封皮碗和驱动皮碗的选择提供理论指导。     

皮碗封隔器在水平井上的应用

ＨＷ７０３是我局一口重点试验水平井，介绍了一种以皮碗封隔器为主的水平井验串管柱在该井的应用情况。通过现场应用，充分说明了用皮碗封隔器进行水平井验串的可行性和合理性，为油田提供了一种新的井下作业手段。     

大型清管器橡胶皮碗厚度对其刚度特性的影响

橡胶皮碗是直板清管器上的重要组件,起到建立清管器前后压差、推出管道杂物等作用,其厚度直接影响橡胶皮碗的刚度特性。为了解大型清管器橡胶皮碗的特性,以管径Φ1 016mm、壁厚21mm的X70管道为研究对象,建立用于清管器橡胶皮碗二维轴对称有限元模型;计算分析橡胶皮碗在管径Φ1 016mm、厚度为8~25mm时与管壁的接触压力、接触应力、弯曲应力、轴向弯曲距离、弯曲角度和弯曲直径的变化趋势;拟合出了以橡胶皮碗厚度为参数的清管器橡胶皮碗等效刚度曲线。     

直板清管器与管壁间摩擦阻力的模拟研究

清管器密封盘的力学行为直接影响清管器的通过性以及清洁能力.为研究以直板皮碗作为密封盘的清管器与管壁之间的摩擦阻力,以聚氨酯直板皮碗清管器为研究对象,基于有限元软件ANSYS,建立直板皮碗清管器与水平管道的有限元模型并进行了数值模拟,通过理论计算结果与现场牵拉试验结果的对比验证了有限元模型的准确性.在此基础上,研究了直板...     

改进的皮碗封隔器

本发明涉及用于井筒设备的皮碗封隔器,更确切地说,是在井筒实施地层压裂或其他地层处理作业中使有的一种层间跨隔式皮碗工具.这是经改进的新型皮碗封隔器,这种封隔器可阻止砂粒和岩屑侵入其开口.     

基于CEL的管道清管器90°弯头通过性能分析

在油气管道内检测作业中,清管器通过90°弯头时常面临卡堵风险,进而对检测和清管作业效率造成严重影响。为研究清管器在过弯时的通过性能,选取皮碗外径168 mm的清管器和弯曲半径为3D的90°弯头为研究对象,分别建立了三维准静态和基于欧拉-拉格朗日(CEL)方法的三维流固耦合2种仿真模型,并对仿真结果进行了对比研究。在此基础上,提出了以动力学响应特性和变形状态为依据的清管器弯管通过性评价方法,并分析了皮碗过盈量、夹持率和结构形式对其影响。研究结果表明,为保证清管器良好的过弯性能,过盈量范围应在2%～4%之间,夹持率应在60%左右,皮碗几何非连续特征面设定原则应使皮碗与过盈管道接触位置集中于皮碗唇部。研究结论对于管道清管器防卡堵机械结构设计及内检测施工安全保障具有一定的科学价值和工程指导意义。     

含大量黑色粉末长输天然气管道的内检测前清管实践

长输天然气管道开展内检测前,需要将管道内杂质清理干净,以保证内检测数据的准确。川气东送管道十字镇至金坛段管道无内涂层,含大量黑色粉末,使用皮碗清管器和直板清管器多次清管,清除了管道内部分粉尘,但达不到彻底清除目的。皮碗清管器加装耐磨钉,皮碗磨损均匀,保证了清管器的密封性。使用带强磁和钢刷的MV专用清管器,通球两次后,基本清除管道内粉尘等污物,取得了很好的清管效果,大幅节约了成本。通过实践,提出了含大量黑色粉末天然气管道内检测前清管的新方案。     

HNX344-114型皮碗封隔器的研究与应用

针对自封式皮碗封隔器存在下井阻力大、皮碗易损坏和密封效果差等缺点,研制了ＨＮＸ３４４－１４４型皮碗封隔器。封隔器由主体、活塞、锥体、皮碗套件,弹簧,上接头和下接头等组成,结构简单,坐封,解封性能可靠,具有反复坐封性能,可多级使用。５９口的井现场应用表明,这种皮碗封器最高验封压力３５ＭＰａ,挤酸压力３０ＭＰａ,一趟管柱最多分别酸化３层,工艺成功率１００％,有效率９２．７％,解决了河南油田厚油层细分酸     

验封仪的改进与应用

针对验封仪在现场应用中存在的问题,重新设计了橡胶密封皮碗,现场应用加厚的橡胶密封皮碗,大大降低了密封皮碗的失效率;应用可变式密封段,同时设计了压力缓冲结构,使密封段上部的井筒压力与密封段下部的地层压力可以很快达到平衡,从而可以容易的起出密封段;重新设计了泄压回位弹簧,减少了泄压回位弹簧弹力,大大降低了上提压力.验封仪改进后,成功地解决了现场存在的问题.通过现场20口井的测试应用表明,改进后的验封仪提高了验封测试成功率;同时也提高了测试资料的准确率,减少了验封测试的风险.     

HNX344—114型皮碗封隔器的研究与应用

针对自封式皮碗封隔器存在下井阻力大、皮碗易损坏和密封效果差等缺点,研制了HNX344—114型皮碗封隔器。封隔器由主体、活塞、锥体、皮碗套件、弹簧、上接头和下接头等组成,结构简单,坐封、解封性能可靠,具有反复坐封性能,可多级使用。59口的井现场应用表明,这种皮碗封隔器最高验封压力35MPa,挤酸压力30MPa,一趟管柱最多分别酸化3层,工艺成功率100%,有效率927%,解决了河南油田厚油层细分酸化改造问题。     

皮碗式海洋管道内检测器通过性分析

由于海洋管道内检测器发生卡堵时会造成严重的经济损失,甚至可能发生事故,所以在设计时需要考虑内检测器的驱动力及其在管道内运行时的通过性。为此,对内检测器采用皮碗式设计,通过皮碗前后的压差对皮碗产生推动力使检测器运行,并对内检测器在直管段、弯头及障碍物处的运动特性进行分析。为了确定合适的采样频率,计算出内检测器在管道内不同压差下的运行速度。仿真结果表明:内检测器可顺利经过的最小曲率半径弯头为1.5 D(D为管道内径)弯头;在0.5~1.5 s内检测器的3个皮碗依次经过障碍,压力增量依次发生变化,并且由于运动速度改变,3个皮碗的压力增加时间不同;经过弯道时中间皮碗先受到弯道内侧挤压而先产生压力增量,随后前后两个皮碗一同产生较大压力增量,此时末端皮碗压力增量变化不大;当模型经过管道弯头的1/2时,前端皮碗压力增量开始减小,末端皮碗压力增量开始增大。研究结果可为海洋管道内检测器的尺寸设计和现场应用提供数据支持。     

冲砂分流封隔器结构设计及分析

油井出砂是油田开采中后期常见的问题,出砂后不仅会磨蚀井下设备,也会砂埋油层,造成油井停产,危害极大。针对目前常规冲砂技术具有皮碗磨损严重,作业管柱摩阻大等问题,研制了一种可应用于冲砂洗井作业的分流封隔器,并从结构设计、工作原理及密封性能等方面进行了分析。该工具自身设计分流通道,满足正、反循环要求,且皮碗可多次收缩、张开,能够有效降低管柱摩阻,减少作业风险,应用前景广阔。     

直板清管器过环焊缝过程的动力学仿真

利用清管器或者内检测器等设备对管道进行清管和检测是管道运营维护必不可少的流程。由于管道内环境的特殊性,使清管器的动力学问题变得极为复杂。管道内环焊缝对密封皮碗的激励会引起清管器运移行为的改变,这种非稳态的运动对管道清管器的结构产生破坏。针对该问题,对直板型清管器在油气管道受限空间中过环焊缝瞬态运移过程建立了动力学理论模型,并在动力学仿真软件中进行了仿真,结果表明清管器过焊缝会引起清管器速度与位移的振动,尤其在x方向的振动更为剧烈。该理论模型对分析清管器在管道内的运移行为有一定的指导作用。     

桥式偏心分层注水测试管柱平衡密封段的研制

针对桥式偏心分层注水管柱在进行分层压力测试时,皮碗聚流结构的测试密封段操作繁琐、技术难以掌握,且在压差大的情况下密封段不易起出的问题,研制了一种以免调节皮碗作密封原件的平衡密封段。该密封段设计了一种平衡机构,它可以使密封段的内外压力达到平衡,从而可以很容易的起出测试密封段;此外,皮碗不需用游标卡尺测量调节,降低了操作难度。室内及现场试验表明,以免调节皮碗作密封原件的平衡密封段密封性能良好,操作简单,技术容易掌握,并解决了压差大的情况下密封段不易起出的问题。     

铣磨式可退打捞筒

在油井起气锚操作过程中，因为死油死蜡较多，热洗无效，容易造成皮碗脱落。 基本功能：避免皮碗脱落，减少因此形成的疑难井，提高生产时效。     

CCP型皮碗清管器

针对大庆油田采油六厂第三油矿外输气管线内积水多,冬季管线易冻堵问题,可采用CCP型皮碗清管器扫线新技术加以解决.此技术必须在外输气管线的始、末端建有发球及收球装置,依靠天然气运行的自身压力将清管器由始端发往末端,达到清扫的目的.通过现场应用,取得了良好的技术效果与经济效益.     

新型胶筒式循环充填防砂工具的设计与应用

针对滨南采油厂疏松砂岩出砂油藏所用皮碗式循环充填防砂工具和卡瓦式充填防砂工具存在的一系列弊端,研制应用了新型无卡瓦胶筒式循环充填工具.该工具没有卡瓦,采用胶筒替代皮碗密封,通过投球打压胀开胶筒,利用工具自锁装置防止胀开的胶筒回弹,施工结束后胶筒留在井内密封油套环空.现场应用表明,该工具具有性能可靠、施工简便、密封压力高、打捞方便等优点,克服了皮碗及卡瓦式充填防砂工具存在的弊端,具有广阔的应用前景.     

滑块式油管内堵塞器的研制与应用

目前的油管内堵塞密封工具主要采用钢丝投送、钢丝上提震击坐封的堵塞器,在施工中存在问题。为此,研制了滑块式油管内堵塞器。该堵塞器主要由皮碗压冒、密封皮碗、动力皮碗、卡瓦托、滑块卡瓦和卡瓦挡块等组成,采用滑块式单向卡瓦、双体双向密封结构,动力皮碗和密封皮碗进行单独设计,并通过特殊路径的引流传压改变不同状态下的液压传导方向,实现液压投送、地层压力卡定坐封。室内模拟试验及现场应用结果表明,该堵塞器卡定力大,密封压力高,各项技术指标均达到设计标准,满足注采管柱、液压射孔以及压裂、酸化等各种增产稳产措施管柱油管内堵塞密封要求。