海上热采防砂封隔器研制与室内试验

海上稠油热采开发过程中,通常采用蒸汽吞吐的方式进行原油开采。为满足稠油热采长效密封要求,研制了HPHT-215型热采防砂封隔器。封隔器胶筒采用特制的氟硅基复合材料+玻璃纤维网结构,并开展了材料性能评价测试。通过有限元分析和室内胶筒组合测试,对胶筒材料和组合结构进行了评价优化。室内全尺寸整机测试表明:封隔器能够满足耐温350 ℃、耐压21 MPa密封性能要求,并开展了高低温多轮次密封性能评价测试。该型热采防砂封隔器的研制成功,为海上稠油蒸汽吞吐多轮次开发提供了保障,具有广泛的应用前景。     

碳纳米管改性氟橡胶的性能研究

开展了碳纳米管材料对氟橡胶复合材料的改性研究,探究碳纳米管含量对氟橡胶复合体系物理性能、热性能、微观结构形貌、透气性以及宏观力学性能的影响。在此基础上模拟高温高压条件进行老化试验,对老化试验前后材料的硬度变化、体积变化、拉伸性能、撕裂性能和压缩永久变形量进行了测量与分析。结果表明,拉伸强度和撕裂强度随碳管含量增加表现增加的规律,基于脆断表面和热失重断面证实了本文实现了高含量碳纳米管的均匀分散,并且一维纳米材料构筑的碳纳米管网络结构有助于氟橡胶复合材料气体阻隔性能提升;基于老化前后的性能对比数据,表明碳纳米管的存在有助于老化后氟橡胶宏观性能的保持。     

海上插入锚定密封弹性爪结构优化研究

对插入锚定密封的弹性爪结构在插入封隔器过程中的插入力进行了理论分析,并将该受力结构简化为一端固定非端部受集中载荷的悬臂梁模型,通过对该模型的力平衡方程求解,建立了弹性爪插入力求解的理论计算公式。对理论公式参数化分析,优选了弹性爪的插入角、插入挠度参数,结合对弹性爪长度、爪厚度、爪切槽宽度等参数,使用Workbench参数化设计方法,得到不同弹性爪结构的弹性爪插入力、最大等效应力; 结合弹性爪金属材料的最小屈服强度参数,选择弹性爪长度为142 mm、爪厚度为4.5 mm、爪切槽宽度为20 mm的弹性爪结构为最优设计方案。 对优化后的弹性爪结构的插入力进行了实物测试验证,测试结果与FEA分析结果接近,表明优选的弹性爪结构是满足设计要求的。     

模块密封关键技术与试验研究

海上防砂作业过程中,管柱从井口下入时,带有密封的坐封工具存在无法通过密封筒到达预定位置以及密封易失效等问题。鉴于此,设计了一种带有1 mm退让槽的模块密封。研究结果表明:粘接4道矩形密封圈的结构设计减小了坐封工具下入的摩擦力,并且经过80 m密封筒内磨损之后,模块密封依然能够密封35 MPa的压力。该模块密封解决了起钻、重新更换密封和再下钻的问题,从而节省了作业时间,减轻了工人的劳动强度。     

锁环回退距对封隔器胶筒密封性能影响研究

封隔器作为完井必不可少工具,其密封可靠性直接关系着作业的成败。对于封隔器的密封性能研究,大部分集中在胶筒结构和防突优化研究上,基本忽略了锁紧机构回退对密封性能的影响。以177.8 mm(7英寸)隔离封隔器锁环机构为研究对象,完成了锁环回退距的机理研究; 设计了微位移测量系统,用于检测锁环回退距与坐封力之间的关系。将试验数据与ANSYS软件相结合,分析锁环回退距对胶筒与套管间接触压力的影响。研究结果表明,当回退距达6 mm时,接触压力下降5.3 MPa,降幅达到48%; 回退距与接触压力间呈现线性关系,锁环回退距的增加对密封性能影响较明显。该结论对提升封隔器胶筒密封可靠性具有重要意义,也为锁环设计及优化提供理论支持,从而降低对胶筒组形状结构和材料性能的要求。     

新型快捷式过电缆密封器的研制与应用

为了解决海上过电缆密封器密封性能差、电绝缘性能不可靠等技术问题,研制了一种新型快捷式过电缆密封器.该工具内置三芯电缆,外部套装金属壳体,电缆与壳体之间挤注绝缘材料,两端嵌入橡胶以达到密封高压和绝缘防护作用.根据该工具的工作原理和结构特点,对螺纹、薄壁管处进行强度校核,验证了满足极限承受1500 m电缆重量的设计要求;采...     

9-5/8"套管井一次多层压裂充填管柱研制与应用

多层压裂充填技术选用合适粒径的砾石,通过水力压裂技术在储层中造出具有一定导流能力的裂缝,在地层与井口之间形成导流通道,增大原油渗流面积,达到增产的效果。目前,在应用过程中存在整体管柱的抗冲蚀性能低、封隔器密封性能差等问题,进行了工艺流程优化、关键环节仿真、现场应用等研究。结果表明,反循环时排量为8bpm时,冲管长度为480m;排量25bpm时,砂比8lb/gal的压裂充填作业;已用于渤海、南海的20口高难度防砂井。     

硫化工艺参数对碳纳米管/炭黑增强四丙氟橡胶材料性能的影响

采用正交实验的方法研究了硫化工艺条件对井下密封用碳纳米管/炭黑增强四丙氟橡胶材料的力学性能、高温原油老化性能和热氧老化性能的影响。结果表明，增强型四丙氟橡胶的最佳硫化工艺参数组合为：硫化时间为40 min,硫化温度为155℃,锁模压力为8 MPa。在优化工艺条件下，120℃的原油浸泡老化672 h后，增强型四丙氟橡胶的拉伸强度高于20 MPa,扯断伸长率高于190%,可满足封隔器胶筒用橡胶的强度需求。