海上完井滑套开关工具弹性爪机构性能研究

弹性爪机构是海上完井滑套开关工具中最重要的部件,其力学性能稳定性对于作业成败至关重要。基于受力分析和有限元模拟,建立开关工具弹性爪力学理论模型和三维有限元分析模型,研究弹性爪结构应力分布与作业性能。基于受力理论分析可知,弹性爪机构最大轴向拉力为4 116 N,最大应力为675 MPa;基于有限元模拟计算,弹性爪机构最大轴向拉力为3 924 N,最大应力747 MPa,弹性爪结构强度满足要求。功能试验结果表明,理论计算方法存在一定的误差,有限元模拟结果相对比较精确和可靠,功能试验发现若弹性爪最大应力接近屈服极限,作业过程中结构本身会发生一定的微屈服变形,试验结果偏小,设计弹性爪结构时应特别注意。     

压力滑套开启压力分析计算

压力滑套是完井过程经常用到的压力开关工具,压力滑套的准确开启压力对现场施工至关重要。国内压力滑套普遍存在开启压力不准确、设计开启压力与试验开启压力偏差较大的问题。文中基于压力滑套开启压力的影响因素分析,建立了压力滑套开启压力的计算模型,推导出了压力滑套在考虑摩擦力情况下的开启压力计算公式。通过滑套开启压力试验,得到不同销钉情况下的滑套开启压力。研究结果发现,不考虑摩擦力的计算结果误差较大,考虑摩擦的理论计算结果与试验基本吻合,为压力滑套开启压力的设计提供了参考依据。     

海上热采耐高温三胶筒结构封隔器设计及性能评价

在国内油气田增储上的大背景下,稠油热采成为油气开发新的增长点。面对井下高温高压的环境条件,现有耐高温胶筒难以满足海上热采高温密封要求,制约了稠油热采井有效开发。为解决海上热采封隔器高温下密封失效问题,结合现有耐高温材料和隔热涂层技术,提出一种中心管带隔热层的三胶筒结构。通过建立三维模型并应用有限元仿真软件,完成了该结构的热分析与结构分析,得出了三胶筒坐封后各自的压缩量、接触压力及在中心管注高温蒸汽时胶筒的温度分布。通过分析表明三胶筒结构具有可靠的密封性能,采用隔热涂层后胶筒的工作温度有明显降低。该设计为海上稠油热采封隔器高温密封提出了一种新思路。     

稠油热采工具30CrMo和1Cr13材质的腐蚀试验研究

针对热采作业过程中出现的井口装置腐蚀刺漏、井下工具腐蚀破坏等问题,利用高温高压釜模拟油田实际生产环境进行腐蚀试验。分析30CrMo和1Cr13的腐蚀速率,确定其腐蚀类型,为井口装置和井下工具寿命预测提供依据。研究表明:生产阶段,30CrMo为中度腐蚀,1Cr13为轻微腐蚀; 注热阶段,30CrMo为极严重腐蚀,随腐蚀时间延长,平均腐蚀速率减小; 注热7 d时,1Cr13为极严重腐蚀,且有局部点蚀; 注热21 d时,1Cr13为严重腐蚀; 注热阶段腐蚀产物为Fe₃O₄。