基于损伤力学变内压条件下水泥环密封完整性模拟

针对变内压条件下水泥环密封完整性失效问题，基于连续损伤力学理论，采用同时考虑水泥石损伤和屈服后应力—应变关系的塑性损伤本构模型来描述实际水泥石的全应力—应变力学性能，研究了水泥石力学性能对密封完整性的影响。研究结果表明，向常规水泥浆中加入弹韧性材料形成弹韧性水泥，降低了水泥环弹性模量，既可以预防微间隙形成和减小微间隙尺寸，又可以预防和减少水泥环拉伸破坏。但并非弹性模量越低，弹韧性水泥密封完整性越好，密封完整性还与水泥环拉压弹性变形性能有关，同等情况下水泥环最大拉压弹性应变越大，其密封完整性越不容易失效。建议根据水泥环的弹性模量和拉压全应力—应变关系来评价水泥环密封完整性。研究结果为水泥环密封完整性评价和水泥石力学性能优化提供了一定依据。     

复杂环境下水泥环全生命周期密封完整性研究进展与展望

受井下高温高压、酸性流体、固井后大规模分段压裂、油气开采等诸多因素影响，水泥环密封完整性极易遭受破坏，导致层间窜流、井口带压，甚至引发井喷。目前，以提高水泥环胶结质量为核心的水泥环密封控制技术，已无法满足复杂油气井长效开发需求，而随着深井、超深井与非常规油气井不断增多，未来面临的环境和工况更加复杂，对水泥环密封完整性的要求更高。为此，概述了复杂环境下水泥环全生命周期密封完整性研究进展，分析了目前水泥环密封完整性控制存在的主要问题，指出了未来应解决的基本理论和科学问题，并对未来相关技术进行了展望。研究认为，在持续研究高温高压环境下水泥水化及防窜理论、动载环境下水泥环密封失效规律、酸性环境下水泥石腐蚀机制的基础上，应突出全生命周期控制理念，解决“窜流、损伤、腐蚀”导致水泥环密封失效等关键科学问题，创新以水泥环密封完整性全生命周期监测技术和“防窜流、防损伤、防腐蚀”为核心的水泥环长效密封完整性控制技术，建立复杂环境下水泥环全生命周期密封理论与控制方法，支撑深层与非常规油气资源高效开发。     

基于损伤力学变内压条件下水泥环密封完整性模拟

针对变内压条件下水泥环密封完整性失效问题,基于连续损伤力学理论,采用同时考虑水泥石损伤和屈服后应力—应变关系的塑性损伤本构模型来描述实际水泥石的全应力—应变力学性能,研究了水泥石力学性能对密封完整性的影响。研究结果表明,向常规水泥浆中加入弹韧性材料形成弹韧性水泥,降低了水泥环弹性模量,既可以预防微间隙形成和减小微间隙尺寸,又可以预防和减少水泥环拉伸破坏。但并非弹性模量越低,弹韧性水泥密封完整性越好,密封完整性还与水泥环拉压弹性变形性能有关,同等情况下水泥环最大拉压弹性应变越大,其密封完整性越不容易失效。建议根据水泥环的弹性模量和拉压全应力—应变关系来评价水泥环密封完整性。研究结果为水泥环密封完整性评价和水泥石力学性能优化提供了一定依据。     

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。     

锥形浮环密封的特点及泵效作用

介绍了锥形浮环密封的工作原理和特点。根据流体动力学和质点系的动量矩定理，导出了锥形浮环密封泵效作用的压头表达式。     

国产螺旋槽密封在进口压缩机上的应用

介绍了国产螺旋槽密封在进口压缩机上的应用，分析了原进口机械-浮环组合密封的失效原因，叙述了改造后国产浮环螺旋槽组合密封的结构和特点。     

浮头式换热器试压胎具的改进

介绍了一种理想的浮头式换热器试压胎具——通用O型环密封试压胎具,并在原理上和使用效果上与填料密封试压胎具和C型环密封试压胎具进行了比较。     

浮环密封在运行中出现的问题及处理方法

浮环密封是离心式压缩机轴端密封经常采用的结构形式。文章介绍了浮环密封的基本结构、原理,并对浮环密封运行中出现的外浮环压差较低、外回油偏流、浮环磨损、参考气管道积液等问题进行了分析,提出了浮环密封安全稳定运行的条件与注意事项。     

TA02型双端面干气密封在富气压缩机的应用

通过对浮环密封和双端面干气密封的对比，分析了干气密封的工作原理及TM02型干气密封的结构特点，详细介绍了双端面密封的改造情况、使用效果、存在问题以及操作费用。     

循环气压缩机浮环密封装置常见故障原因分析

分析循环气压缩机密封系统组成,根据浮环密封特点,在分析浮环密封系统常见故障原因基础上,提出延长浮环密封寿命的方案。     

三瓣式碳环密封在螺杆式真空鼓风机上的应用

螺杆式真空鼓风机在运行中出现轴端密封氮气泄漏量偏大,致使送往醋酸乙烯装置的乙炔气中氮气含量偏高,降低了下游装置产品质量的问题,针对目前采用的镶嵌式碳环密封泄漏量大的问题,提出了以径向间隙较小的三瓣式碳环密封替代镶嵌式碳环密封的技术方案,经理论计算,三瓣式碳环密封的氮气泄漏量下降了75%,实际验证改造效果较好。     

裂解气压缩机浮环密封的结构及控制系统分析

以裂解气压缩机的结构及工作原理作为切入点,对压缩机浮环密封的控制系统进行剖析,详细论述了浮环密封控制系统各参数之间的关系。从而深刻认识压缩机浮环密封的工作状况,更好地理解浮环密封控制系统各参数的变化对压缩机运行状况的影响。     

气压机浮环密封密封油损耗的原因分析

介绍了浮环密封的结构、原理及特点 ,分析了浮环密封密封油异常损耗的途径、各种损耗的原因及采取的措施。     

干气密封——离心压缩机密封新结构

在离心压缩机上应用干气密封对设备无磨损，气体泄漏少，密封性能稳定，无油污染，维护简单，维护费用低，使用寿命长，介绍干气密封结构，工作原理及干气密封与浮环密封的比较。     

页岩气井压裂交变载荷水泥环密封能力研究

页岩气井压裂后的环空带压问题严重影响页岩气安全高效开发,且低弹性模量水泥浆体系及环空加压固井工艺有效降低页岩气井环空带压力的力学机理尚未明确。为此,针对页岩气井水平段和垂直段井筒结构差异,考虑水泥石残余应变,建立了环空加压固井提高水泥环界面径向应力与密封能力的计算方法,分析了环空加压压力和残余应变对界面径向应力的影响规律。研究结果表明：页岩气井压裂过程中套管内压周期变化将导致水泥环内外界面产生较大的径向循环载荷,进而引起水泥环残余应变和界面微环隙,最终造成水泥环密封完整性失效;针对不同水泥环残余应变值需控制环空加压压力下限以满足界面密封能力要求,环空加压固井增强垂直段水泥环密封能力的效果显著大于水平段的效果。现场应用效果显示,提供的模型计算结果与现场实际相符,可为该技术工程推广及应用提供理论支持。     

气井水泥环长期密封失效机理及预防措施

高压气井环空带压现象普遍,迫切需要开展高压气井水泥环密封失效机理及预防措施研究。基于水泥石性能演化规律及气井温压场变化特点,开展了高温高压条件下水泥环密封失效试验,分析了不同龄期水泥水化产物、孔隙结构、力学性能及胀缩特性的演化机制,研究了周期载荷下温度压力对水泥环密封能力的影响规律。
结果表明：水泥石干缩及周期性温压变化是导致长龄期水泥环密封失效的主要原因;通过改善水泥石收缩特性、控制水泥石渗透率、增强水泥石力学性能,可有效降低环空带压现象,提高水泥石长期密封能力。研究成果可望为高压气井水泥石性能优化及固井技术完善提供参考与指导。     

环空加压固井对双层套管水泥环界面径向应力的影响

环空加压固井技术能有效提高水泥环密封能力、降低环空带压问题的发生,为了准确掌握其作用的力学机理,基于弹性力学和界面位移连续条件,考虑环空加压固井施工过程,建立了环空加压固井套管–水泥环界面应力计算模型,研究了环空加压固井提高双层套管–水泥环系统密封能力的力学机理,并采用试验方法验证了理论模型的准确性.利用建立的力学分析...     

页岩气井井筒完整性若干研究进展

在页岩气开发工程中遭遇了井筒完整性问题，主要包括页岩气井水泥环密封失效引起的环空带压问题和页岩气井压裂过程中的套管变形问题。基于目前已有的相关研究成果，总结分析了页岩气井井筒完整性失效问题的相关研究进展情况。随着国内外学者对页岩气井压裂过程中套管变形研究的逐渐深入，认为页岩气井套管变形的主要影响因素包括压裂过程中的温度应力、储层非对称压裂、固井质量差及断层或裂缝滑动等。其中，压裂过程中断层或裂缝滑动造成的页岩气井套管剪切变形机理已经受到越来越多的研究人员关注，并提出可以通过提高套管强度和固井质量、避开断层或裂缝滑动区域来有效降低套管变形的技术对策。页岩气井水泥环密封失效主要由套管内压变化和套管偏心引起的水泥环屈服破坏、界面裂缝引起的窜流等问题造成的，通过采用膨胀水泥、柔性水泥及环空预应力等技术措施可有效减小水泥环密封失效的风险。通过优化设计页岩气井的特殊水泥浆体系，对于有效提高页岩气井水泥环密封完整性具有重要意义。考虑到水泥浆固井密封能力的局限性，还可以附加考虑在井眼环空局部采用机械密封方法达到密封完整性要求。关于页岩气井井筒完整性的研究结果，对于通过体积压裂完井的其它非常规油气井工程相关设计控制也具有重要的参考意义。     

釜用集装式静环偏心机械密封

针对立式顶部驱动聚合反应釜机械密封密封端面工作条件比较恶劣、往往处于干摩擦及边界摩擦且端面磨损较大的特点 ,分析了偏心机械密封的特点和设计依据 ,提出了改进的釜用集装式静环偏心结构机械密封     

基于ABAQUS的柱塞泵盘根压环结构优化研究

针对大功率压裂柱塞泵工业性试验中液力端密封总成盘根压环多次出现断裂现象,运用ABAQUS有限元分析软件,对柱塞泵液力端密封系统进行应力分析,找出柱塞泵运行过程中液力端密封总成盘根压环断裂的主要原因,分析不同结构的受力情况,提出了合理参数,压环强度得以提高。