海洋水下井口装置密封技术研究

密封技术是水下井口装置的关键技术之一,密封性能的优劣直接影响并决定整个海洋石油开采系统的安全性和可靠性。介绍了国内海洋水下井口装置密封技术现状,尤其对美国VetcoGray公司的VX、VX-2、VGX、VGX-2、VT、VT-2等垫环密封和SG-LTR环空密封、DrilQuip公司的环空密封以及Aker公司的环空密封的结构技术参数和性能特点进行了重点分析研究。同时阐述了海洋水下井口装置密封的设计与制造关键技术。指出井口头密封的双密封面结构和球面密封面结构技术先进;环空密封的全金属密封、压入安装方式具有承压高、工作可靠、寿命长的优点。最后建议借鉴国外海洋水下井口装置密封的结构特点,加大科研力度,做好试验设施建设,以推进海洋水下井口装置国产化进程。     

牙轮钻头单金属浮动密封结构的密封机理

在牙轮钻头中成功应用单金属浮动金属密封结构的关键在于控制密封端面之间的接触压力。应用当今最先进的非线性有限元分析软件Msc Marc ,结合单金属浮动金属密封结构的装配过程对其密封机理进行了有限元分析。通过对装配和工作过程中密封面的接触应力分布以及关键部位的应力变化的分析 ,提出实际应用中应注意的问题 ,并探讨了结构形式、设计参数、材料、润滑脂对密封能力的影响 ,为国内钻头厂家掌握单金属浮动密封结构的设计开发技术提供一定的借鉴和帮助。     

牙轮钻头单金属浮动密封结构的密封机理

在牙轮钻头中成功应用单金属浮动金属密封结构的关键在于控制密封端面之间的接触压力。应用当今最先进的非线性有限元分析软件Msc.Marc，结合单金属浮动金属密封结构的装配过程对其密封机理进行了有限元分析。通过对装配和工作过程中密封面的接触应力分布以及关键部位的应力变化的分析，提出实际应用中应注意的问题，并探讨了结构形式、设计参数、材料、润滑脂对密封能力的影响，为国内钻头厂家掌握单金属浮动密封结构的设计开发技术提供一定的借鉴和帮助。     

抗H2S腐蚀的HH-PSL3G-PR2级气密封闸阀研制

为了开发高含硫的天然气藏,需解决完井井口装置及采气树中闸阀的腐蚀和高压气密封问题.研制了抗H2S腐蚀的HH-PSL 3G-PR2级气密封闸阀.介绍了高含硫气田的腐蚀危害及对闸阀设计、选材、制造和检验等方面的要求.重点介绍了该闸阀的结构及设计要点、阀体及阀盖内腔堆焊工艺、关键部位加工及密封件采购难点,并提出解决办法.     

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。     

金属密封技术的研究进展及密封机理分析

采用柔性金属取代传统的弹性体作为密封材料的金属密封技术对高温、高压和强腐蚀的环境有着良好的耐受性,具有克服传统弹性体密封技术局限性的巨大潜力。介绍了金属密封技术用于井下工具密封组件的国内外研究进展情况,并分析了该技术的适用性。阐述了金属密封技术的原理并重点分析了金属密封技术的密封机理与影响密封能力的主要因素。指出金属密封技术的研究难点主要集中在密封材料的优选、金属套筒的结构设计、套筒的成型以及套筒的变形方式等。     

140MPa气密封试验装置在采(油)气井口装置的应用

采(油)气井口装置的气密封特性对保障其现场使用安全和环保至关重要。建立140MPa气密封试验装置,将进一步提高井口及井控装置的可靠性、减少和避免井喷失控着火事故的发生。它能对采(油)气井口、节流压井管汇、防喷器、套管头、平板阀等进行气密封试验,促进国产井口装备质量的提高。气密封试验结果可为生产厂、用户提供设计、生产、装备及使用方面的质量改进信息。     

采气井口装置自动化气密封试验台的设计

采气井口是油气田开发的关键设备,对其进行气密封性能检测直接关系到安全、环保和油田资源保护.对采气井口装置的水压密封检测和气密封性能检测进行了总结,并结合超高压气密封检测装置研制情况,重点介绍了井口装置自动化气密封试验台的设计原理、制造、安装、试验数据的测量、分析与处理.     

水下井口头密封总成系列化设计与分析

我国的密封总成仅局限于浅海和低压密封,不能实现不同海水深度和不同压力的钻井需求。鉴于此,通过对系列化设计方法和金属密封机理的研究,对影响密封总成密封性能和压力等级的关键因素进行了分析,确定了密封总成系列化设计原则和评价标准,得到密封总成的系列化设计方法,验证了103.4 MPa井口头系统密封总成作为系列化设计的基型能够达到预定的密封效果并能安全回收,完成了34.5、68.9和137.9MPa 3个压力等级密封总成的结构参数设计,形成了密封总成的系列化。利用ANSYS Workbench对基型密封总成的密封性能做了详细的力学分析。提出的密封总成设计方法可以为整套井口头系统的系列化设计提供理论依据和指导。     

蒸汽阻塞密封的开发和应用

分析了炼厂用工艺气压缩机的现状及存在的问题，吸收了国外较为先进的密封技术，自行开发了蒸汽阻塞密封，应用效果良好，并已通过中国石化总公司的鉴定。     

超长冲程井口密封装置的研制与应用

目前常规井口密封装置多用于抽油机悬点在井口以上的情况,若用于长冲程采油,则地面需配套高架结构,存在稳定性差、起下困难和成本高等问题。为此,研制了超长冲程井口密封装置。该装置采用长密封管补偿对接方式,布置在井口以下,可满足12 m超长冲程抽油需要;采用软、硬组合双级密封方式,具有较好的耐压与密封性能。胜利油田5井次的试验结果表明,该装置在整个试油周期内工作时间长,密封良好,平均泵效达71.6%。     

超长冲程井口密封装置的研制与应用

目前常规井口密封装置多用于抽油机悬点在井口以上的情况,若用于长冲程采油,则地面需配套高架结构,存在稳定性差、起下困难和成本高等问题。为此,研制了超长冲程井口密封装置。该装置采用长密封管补偿对接方式,布置在井口以下,可满足12 m超长冲程抽油需要;采用软、硬组合双级密封方式,具有较好的耐压与密封性能。胜利油田5井次的试验结果表明,该装置在整个试油周期内工作时间长,密封良好,平均泵效达71.6%。     

一种石油专用管超弹性应变密封新技术

为了解决高温高压天然气井管柱泄漏问题，国内油气田使用了多种特殊螺纹油套管，但井筒密封性仍然无法得到保障。现行的接头密封面接触压应力设计法不能有效堵塞密封结构的泄漏通道，亟待研究发展石油专用管密封设计方法和密封技术。为此，在密封面压应力设计基础上，提出增加弹性应变设计，并实验验证技术有效性。研究结果表明：(1)采用弹性材料实现弹性应变密封设计，通过材料的应力应变循环试验，优选出弹性应变达到6%的超弹性合金Ti-Ni-X；(2)设计的多种密封结构使密封面产生足够大弹性应变，以堵塞接头在工厂制造或井下服役期间形成的泄漏通道；(3)研发出一种密封环超弹性应变密封套管，样品成功通过了上卸扣试验和API RP 5C5 CAL IV级B系列密封试验，最大试验载荷达到了95%管体应力包罗线，最大试验温度达到180℃。结论认为，超弹性应变密封新技术可作为新一代石油专用管及井口管件密封的技术储备，该技术有望提高气井管柱和井口管件的密封性。     

抽油井光杆密封装置

影响抽油井光杆密封装置的工况条件主要有以下几个方面:光杆与井口不同心,光杆表面粗糙、不光滑,因游梁式抽油机的运动特性而导致液流对光杆密封装置内部盘根作用力不稳定.设计时应根据实际井况,选择合适的密封和调偏机构,以满足光杆密封的需要.实践表明,对于解决光杆偏斜、采油井口压力波动较大的井,采用调偏机构和具有自润滑、液体自封功能的盘根十分有利;对于抽油杆与井口对中良好且井口压力稳定的油井,应尽量采用常规固定式结构,以降低成本,保油增效.     

采油（气）井口装置自动化气密封试验台的设计应用

采气井口是油气田开发的关键设备，对其进行气密封性能检测、检验和控制质量，直接关系到安全环保和油田资源保护。对采油气井口装置水压密封检测和气密封性能检测进行总结，并结合超高压气密封检测装置研制情况，重点介绍井口装置自动化气密封试验台的设计原理、制造、安装、试验数据的测量、分析与处理。     

金属对金属密封组件的有限元分析与试验研究

为了扩展现有井下工具的适用性与可靠性,为高温、高压、强腐蚀环境下油气资源的开发提供技术储备,针对用于井下工具密封的金属对金属密封技术展开了研究。设计了金属对金属密封组件的结构,并对密封组件的密封原理进行分析。通过有限元方法计算了密封组件在有外层套管约束下的变形和受力情况,确定了密封套筒的变形形状、所需要的下压载荷和下压行程之间的关系。进行了金属对金属密封组件在套管内坐封和试压试验。试验结果表明,下压载荷与下压行程的关系与仿真结果非常接近,坐封后的金属对金属密封组件的环空密封能力达到60 MPa,证明了金属对金属密封技术在大环空间隙密封应用中的可行性。     

膨胀套管非API特殊螺纹端面金属自密封结构设计

可膨胀套管螺纹连接是膨胀套管技术中的关键技术之一,开展膨胀套管螺纹连接技术的研究有助于该技术在国内的发展和应用。借助于有限元力学分析软件,设计了一种非API特殊钩形螺纹端面金属自密封可膨胀螺纹结构,并对其进行了有限元力学分析,详细讨论了其密封完整性。结果表明：在膨胀前,金属密封性非常好,但在膨胀后,由于内密封面和外密封面变形不协调,使得膨胀后密封性能有所下降;在母螺纹根部设计密封槽,并安装1个橡胶密封圈,能有效地保证其密封的完整性。     

裂解气压缩机EC-1301干气密封国产化改造与应用

介绍了干气密封的工作原理,通过对现场条件的论证,选用串联式干气密封;阐述了干气密封结构的设计;成功地完成EC-1301的干气密封国产化改造;填补了国内该项技术的空白,标志着我国干气密封设计制造技术达到了国际先进水平,有推广价值.     

方钻杆旋塞阀密封设计探讨

新设计的方钻杆旋塞阀密封结构由主阀体孔与上下阀座衬套间的密封、球体与阀座间的密封(主密封)和旋钮与阀体旋钮孔之间的密封3部分组成。球体与上下阀座间的密封采用金属对金属接触和金属对聚四氟乙烯(PTFE)接触的组合密封,即高压下,这种密封仍然是金属对金属密封起作用,PTFE环的低摩擦因数和减摩作用对降低摩擦力矩有帮助,容易实现初始接触密封,加速旋塞阀的关闭。全面论述了这种旋塞阀的密封结构、密封机理和密封材料的选择与强化处理方法。     

井口设备高压气密封现场试验事故树分析

在现场对承受高压的井口设备进行气密封试验,对于保障设备运行的安全可靠性具有十分重要的意义。针对高压井口设备气密封试验系统的装备与工艺特点,系统分析了试验过程的危险及有害因素,建立了井口设备高压气密封试验事故树,分析了导致爆炸的主要因素,为确定合理的事故防范体系提供了依据。