节流口/节流杆排量信号控制机构分析与研究

节流口与节流杆机构是井下控制机构中的典型机构,既可作为主轴执行机构的前驱机构,为其提供动力,还可根据节流压降的变化监测其运动形成,达到遥控目的。介绍了节流口与节流杆机构的结构、工作原理、设计参数和设计要求,分析了节流活塞、节流口机构以及节流口+节流杆机构的工作特性。分析结果表明,若要提高节流口机构控制系统的稳定性,应增大阻尼系数或减小弹簧刚度和活塞机构质量,若要提高其快速性,应增大弹簧刚度或减小活塞机构质量;若要提高节流杆机构控制系统的稳定性,则应减小弹簧刚度和活塞机构质量,增大节流杆与孔间缝隙、孔直径等,若要提高其快速性,则应增大弹簧刚度和减小活塞机构质量,减小节流杆与孔间缝隙、孔直径。为保证上述2系统具有良好的稳定性和快速性,应调节各参数,找到二者的平衡点。     

浮板型稳油控水阀仿真分析及应用

为了掌握浮板型稳油控水阀的控水性能，通过数值仿真计算的方式研究了控水阀在纯水、不同黏度纯油和不同含水率的油水混合液等条件下的稳油控水效果，并通过实际油田高含水井生产动态进行了现场稳油控水效果验证。结果表明，浮板型稳油控水阀具有良好的稳油控水效果。仿真计算分析为稳油控水阀的性能评价提供了有效的分析和评价手段，为今后控水新产品的研发和评价提供了有效手段和有力保障。     

掺稀流量计故障分析及工艺系统改进

塔河油田掺稀降黏工艺需通过流量计调整掺稀用油量,由于前后端压差大、稀油含有金属杂质导致流量计使用寿命缩短。为降低压差,减少稀油杂质,设计出篮式高压强磁过滤器和减压阀,应用强磁过滤器过滤金属杂质,应用减压阀降低前后端压差,可有效降低阀芯刺漏频率,提高掺稀稳定性。2015年改造升级掺稀系统11口井,平均单井月减少油井异常1井次、节约阀芯3个。     

可充填自适应调流控水筛管研制及充填试验

常规调流控水筛管受限于控流装置的节流作用,只能选取轻质陶粒进行充填,充填效果难以保证。鉴于此,研制了可充填自适应调流控水筛管。该筛管主要由自复位可充填机构和自适应控水阀组成,自复位可充填机构设置有大排量充填孔,在充填作业过程中可进行大排量循环充填,充填作业结束后自动关闭大排量充填孔;自适应控水阀可根据油水的黏度及密度差异自动调节流动阻力,实现调流控水。砾石充填物模试验结果表明,对于密度为1.68 g/cm~3(视密度为2.60 g/cm~3)的常规密度陶粒,自适应调流控水筛管在大于400 L/min的充填排量下可实现饱和充填,充填作业不再受限于砾石密度及充填排量。可充填自适应调流控水筛管可同时满足高速循环充填、自适应控水和防砂等现场需求,具有较高的推广应用价值。     

油井控水阀流体参数敏感性分析

流入控制装置的应用在一定程度上缓解了水平井开发过程中由于底水锥进、储层非均质性和天然裂缝等因素导致的油井高含水问题。该技术在渤海油田水平井应用19井次,其中有明显控水效果的仅占57.9%,个别应用未达到控水预期。为了提高控水阀的应用成功率,建立海上常用控水阀的流动模型,采用FLUENT流体力学软件,分析了常见的控水阀的各项流体参数敏感性。分析得出,喷嘴型控水阀适用于低液量的稠油油藏; 螺旋型控水阀适用于高液量的低黏油藏; 长管型控水阀适用于高液量的稠油油藏; 自适应型控水阀对含水率变化最为敏感,适用于不同出水阶段的油井控水,应用于井下后可保证油井长期稳产。     

节流阀阀芯失效分析及其结构改进

节流阀在现场使用中,时常有阀芯断裂失效的情况发生,对油气的稳定可靠生产造成了不利影响。鉴于此,借助CAD及有限元软件建立了节流阀的力学模型,对其在不同工作压力中的阀芯受力进行了分析研究,并基于研究成果对节流阀的阀芯结构进行了一定改进。研究结果表明:阀芯在安装及使用中,在阀芯台肩及阀芯销孔处一直存在较大的拉应力,但拉应力始终小于阀芯材料的许用应力,阀芯的失效形式为低应力下的断裂损坏;通过增加台肩的倒圆半径以及合理的设计销孔位置能够在一定程度上降低阀芯拉应力,大幅延长节流阀的使用寿命。研究结果可为节流阀及其他类似阀芯的结构优化设计提供一定的理论参考。     

液压驱动可调节式水下节流阀阀芯结构设计

根据中国南海某油田工况,依托1 500 m水下智能井口和采油树项目,开发一种液压驱动可调节式节流阀。对该水下节流阀阀芯的结构设计方法进行着重介绍。针对现有的一般阀芯结构设计方法,通过理论分析,考虑不同过流孔孔径、过流孔轴向排布、过流总面积等因素,采用有限元分析工具分析不同情况下节流阀阀芯的流动特性,保证节流阀的可调节性,延长阀芯防冲蚀寿命。     

油水井小修作业配套井控装置的研制与应用

根据油水井小修作业现场需要,研制应用了小修作业配套井控装置,包括轻便快速防喷锥阀和小修作业防喷井口.轻便快速防喷锥阀由多用加重接头、提升短节、开/关变扣、锥阀体、密封圈、复位弹簧、油管挂、锥阀芯及多用变扣组成.小修作业防喷井口主要由防喷器主体、闸板密封总成、丝杠密封总成、端盖密封总成4部分组成.应用表明,油水井小修作业配套井控装置结构紧凑,尺寸小,质量小,安装方便,操作快速,可以及时解决油水井小修作业中的井控防喷问题,还可以有效降低井口高度,使工人在井口操作更安全、方便.     

钢制容器人孔焊接应力及塌陷变形的控制

钢制容器人孔的焊接应力及塌陷变形,直接影响容器的焊接质量和使用寿命。为此,本文在模拟试验的基础上,从焊接规范、焊接方法、补强圈的加工、接头坡口型式、焊接方向、焊接顺序等方面,提出了减小和控制人孔焊接应力及塌陷变形的有效措施。     

高钢级天然气管道站场三通孔锥形坡口优化分析

坡口形式是变壁厚焊接焊缝质量的重要影响因素。针对天然气站场大口径、高压力工艺管道和三通的焊接,提出一种新型孔锥形坡口连接形式,基于直径1 422 mm×1 219 mm的X80孔锥形坡口三通组合件结构,采用基于响应曲面的参数优化方法,分析坡口深度、坡口角度及主管短节厚度对焊接坡口区域应力集中的影响。应用弹塑性有限元分析方法,论证孔锥形坡口对三通承压能力的影响。研究结果表明,增加短节厚度可降低连接坡口位置的应力集中,增加坡口深度可降低坡口内表面的应力集中,减小坡口角度可减小焊缝根部的应力集中,孔锥形坡口降低了三通承压能力,支管孔锥形坡口对三通承压能力的影响比主管孔锥形坡口的大。     

角式迷宫截止阀的研制与应用

在油田注水作业中,注水站里的大通径总阀门通常采用普通针式截止阀,这种阀门在使用一段时间之后,会因为阀门结垢、盘根密封性能差、自身结构不合理等原因,出现阀杆密封泄漏、开关截止失效等问题,影响油田的正常注水作业。为解决这些问题,研制了角式迷宫截止阀,它采用复合盘根对阀杆密封,内部阀心采用迷宫结构,手轮采用撞击手轮,有效地降低了水击现象对阀门和注水设备的破坏,并保证开关截止有效,延长了阀门的使用寿命。     

海上油田分层防砂分层注水高效集成技术

针对目前海上分层防砂分层注水有效期短、施工周期长、作业成本高的问题,研究了新型海上油田分层防砂分层注水高效集成工艺。通过采用穿越型悬挂丢手封隔器,能够同时连接防砂管柱和注水管柱,采用小直径液控压缩四胶筒分层封隔器,同时实现分层防砂封隔器的坐封以及后期注水管柱的精细分层。该技术的防砂管柱与注水管柱一趟下入,节省施工时间一半以上。穿越型悬挂封隔器的可溶丢手支撑套溶解后,能够实现防砂管柱与注水管柱的独立检修,延长防砂管柱的使用寿命,降低作业成本。该技术已在胜利海上油田成功应用10井次,最大施工井斜65°,工具最大下深3 780 m,工作最大压差10 MPa,施工成功率100%,分层合格率100%,有效提高了海上水驱油藏的开发程度。     

液动切换阀高寿命设计的摩擦学依据

本文介绍一种日本液动切抉阀的结构及工作原理, 井用摩擦磨损理论对其中的恒弹力接头和阀板-阀座密封副进行了分析。作者认为这种切换阀的高寿命,主要是采用了碟形弹簧恒弹力接头、高强度黄铜弹性闸板和高刚度壳体。     

降水防砂工艺措施效果评价模型研究

降水防砂材料充填防砂能改善井底流动条件,起到降水增油稳砂的作用,但其施工效果综合评价模型方面的研究尚为空白。通过降水防砂材料油水相对渗透率性能评价实验,探讨了降水防砂充填材料的基本渗流性能及其主要的作用机理,建立了降水防砂材料充填简化模型,推导了降水防砂材料充填降水效果及增产效果预测的计算模型。应用软件对预测模型的敏感性进行模拟计算,并通过实例计算验证了降水防砂充填工艺措施的降水效果和增产效果。研究成果对疏松砂岩高含水油田降水增油措施的制定有一定参考意义。     

井底压力波动对稠油产量影响机理实验

国内一些稠油油田生产过程中将抽油泵更换成螺杆泵后产水减少,产油量增加,而该方法在稀油油藏应用,其产量变化不明显。为此,用实验模拟方法研究了井底压力波动对稠油生产的影响。在恒压条件下,将稠油和地层水同时注入饱和油的人造岩心中,模拟近井地带油藏在泵抽吸作用下油水两相流动特征,利用出口端的电磁阀产生和不产生周期性波动来分别模拟抽油泵和螺杆泵的生产过程。由产油、产水情况发现,波动状态下产水量高于不波动情况,而前者产油量小于后者,且随波动周期的增加,产水率增加而产油率减少。即抽油泵生产过程中压力波动增加了水的产出量;而螺杆泵连续地抽吸减少了水的产出量,增加了稠油产量。稠油开发中使用螺杆泵的效果优于抽油泵。     

旋塞阀结构流道开度推导及其冲蚀速度分析

根据自行设计的钻井旋塞阀结构尺寸及其工作原理,建立了旋塞阀内流体通道过流面积变化几何结构模型,推导出旋塞阀转角与其开度的定量数学关系,给出了φ88.9 mm(31/2英寸)和φ127 mm(5英寸)旋塞阀转角与开度变化的关系曲线。当旋塞阀旋转某一角度时,可直观地在曲线上查出相应的开度,为旋塞阀开度的调节提供了可操作的经验公式。建立了旋塞阀流体通道的计算流体动力学计算CFD模型,得到了开度与阀体内壁流体最大冲蚀速度的关系曲线以及拟合公式。研究结果表明:开度越小阀心内的冲刷速度越高,对于提高阀心的寿命越不利,在旋塞阀的开启过程中,应该尽量避开长时间小开度状态,对阀心下游的阀座应采用耐冲蚀材料,以便延长其使用寿命。     

自动保护油层井底开关的研制

针对目前采油过程中防止井漏和井喷措施存在的问题 ,研制了一种自动保护油层井底开关。这种井底开关主要由弹簧支持的浮动阀心和上下两阀座构成 ,可以在井漏或偶发性井喷时 ,通过阀心上下压差的作用自动关闭油层 ,又可以在正常生产中自动打开油层 ,从而保证生产油层不受井喷或井漏的损害。使用时 ,将其与封隔器和其他所需工艺管柱联接 ,安装到油层射孔段以上 ,就可保证正常生产。现场试验表明 ,这种开关性能指标符合设计要求 ,使用情况正常     

基于Petrel RE平台全寿命控水方案优化设计

水平井开发底水油藏时底水脊进的出现会使油井采收率显著下降,在实际生产过程中,多利用控水工具延缓或控制底水脊进。为模拟各种控水工具的控水效果,更加准确地进行整个生命周期内的控水方案设计,基于油藏方案解决软件Petrel RE平台,结合各种控水工具稳油控水机理,建立水平井全寿命控水方案设计模型,并针对实际油田水平生产井,模拟了中心油管、ICD、ICD+打孔管、碟片形AICD的控水效果。结果表明,在整个生命周期内,中心油管技术适应性较差; ICD、ICD+打孔管技术均能实现产水量减少,产油量增加的目的,但效果有限; 碟片形AICD能提升油井产量,且大幅度降低油井产水量,增油控水效果较好; 不同控水时机模拟结果表明,油井前期下入控水工具进行控水较后期采取控水措施效果更好。利用Petrel RE平台建立的控水方案模型可为油田水平生产井控水方案设计提供借鉴。