基于MATLAB可膨胀波纹管膨胀性能优化设计

为避免“8”字型可膨胀波纹管在膨胀过程中由于截面曲率不当造成管体胀裂的现象,采用MATLAB优化工具箱对波纹管截面参数进行优化设计,并对优化后波纹管的膨胀性能进行试验验证。优化结果与试验数据基本一致。针对膨胀压力不超过16 MPa的小口径“8”字型波纹管,截面最小径为30 mm,波峰处圆弧半径不小于15 mm,最大外径110～113 mm。通过对比分析优化前后的试验结果,优化后的波纹管避免了膨胀过程中管体胀裂的缺陷,降低了膨胀压力,提高了膨胀效率。可为可膨胀波纹管现场封堵作业提供理论依据。     

膨胀波纹管端头整形装置的研制及应用

膨胀波纹管端头形状差异大,焊接时错边量较大,导致焊缝强度低,而采用常规整形工具整形存在工具被卡风险大的问题,为解决这一问题,研制了膨胀波纹管端头整形装置。该装置采用加热波纹管的方法提高管材韧性;内模具采用三瓣楔形结构,分解了整形作用力,降低了模具被卡的风险;通过分析整形过程中内模具的受力,优化了内模具的长度。室内和现场试验表明:采用膨胀波纹管端头整形装置对膨胀波纹管端头进行整形,整形精度较高,可将错边量由4~5 mm减小至1 mm以内,降低了整形作用力和模具被卡的风险,提高了焊缝的强度和管串的承压能力。研究表明,采用膨胀波纹管端头整形装置可以减小错边量,提高焊缝的质量和强度,降低整形工具被卡的风险。      

波纹管成型及膨胀过程力学性能分析

为了确保膨胀波纹管能满足其在膨胀后具有尽可能大的抗外挤强度和抗内压强度等性能要求,重点对YS1、YS2和YS3这3种材料的波纹管成型及膨胀过程力学性能变化进行了分析,模拟分析了波纹管膨胀压力,并在地面对波纹管进行了膨胀试验。试验及模拟结果表明,对241.3 mm井眼用的2种管材的波纹管,液压膨胀模拟到16 MPa,具有较好的膨胀圆度;对3种常见管材、241.3 mm井眼用的波纹管,抗内压强度为23.55～30.10 MPa,满足抗内压要求。光管的抗外挤强度为5.20～8.57 MPa,在井下岩层中的抗外挤强度为15.45～20.49 MPa,满足抗外挤要求。     

井眼直径对膨胀波纹管膨胀性能的影响

为了保障膨胀波纹管在石油钻井中的应用,针对Φ 215.9 mm波纹管现场试验过程中水力膨胀需求,采用有限元弹塑性分析的方法,建立波纹管膨胀模型,开展波纹管在直井中膨胀情况的仿真模拟。通过对所建模型的分析,对不同井眼直径可膨胀波纹管的波峰、波谷、长轴及不圆度随压力的变化关系进行研究,结果表明:随压力的增加,波纹管的不圆度逐渐减小,且井眼直径越大,不圆度越小;随井眼直径的增加,波峰、波谷、长轴的直径均增大。     

弯曲井段下波纹管膨胀性能分析

在弯曲井段中,波纹管的通过能力以及变形程度等有别于其他井段,为了在实际应用中为膨胀波纹管在弯曲井段中堵漏、封隔和封固复杂地层等提供理论支持,采用弹塑性力学和有限元分析方法,应用ABAQUS建模,分析了弯曲井段中波纹管的下井过程、膨胀后波谷、长轴、波峰以及不圆度等随压力的变化,并与直井段进行对比,得到弯曲井段与垂直井段变化规律相同。分析了井斜率对波纹管膨胀性能的影响,分析结论表明:不圆度随内压的增大而减小,井斜率越小,则不圆度越小。研究结果可为波纹管在情况更加复杂的弯曲井段中的应用提供指导。     

机械密封用焊接金属波纹管非线性应力分析

针对机械密封用焊接金属波纹管的特点 ,考虑了波纹管内外缘焊菇的影响 ,从而建立新的力学模型 ,并利用有关文献提出的方法 ,计算了焊接波纹管在受轴对称载荷时的非线性应力。     

弯曲井段下壁厚对波纹管膨胀性能的影响

随着钻井技术的发展,膨胀波纹管在堵漏、封隔、封固复杂地层的应用更广泛。在现场应用中可能会遭遇不同的井形,其中弯曲井段是最为复杂。目前,壁厚对膨胀波纹管性能影响的研究尚不深入。通过ABAQUS仿真建模分析,比较弯曲井段不同壁厚下波纹管长轴处内径和不圆度随内压的变化规律,得到壁厚对波纹管膨胀的影响规律。对两种壁厚下波纹管的焊缝进行膨胀模拟,评价焊缝的安全状况。为波纹管在复杂地层的应用提供理论支持。     

膨胀波纹管技术现场试验综述及存在问题分析

详细介绍了俄罗斯膨胀波纹管技术在我国1，7—71井、T3—8斜216井和T2—5-283井3口井的堵漏试验情况，并指出其存在可靠性低、施工工期偏长、成本偏高和工序复杂的缺点。而国内自行研究的膨胀波纹管技术在韦15—19井和T6182井2口井进行了现场试验并获得了成功，标志着我国在该技术领域获得突破。分析认为，膨胀波纹管技术要得到推广应用需要解决几方面的问题：准确确定封堵类型和地层，简化施工工艺，提高扩眼及膨胀工具的可靠性，降低膨胀管成本，制订相应的应急预案。     

可膨胀波纹管有限元分析与现场应用

为了给波纹管现场应用提供合理的理论依据,采用弹塑性有限元方法,建立了可膨胀波纹管的有限元计算模型。通过对所建模型的求解,对可膨胀波纹管的残余应力、波峰和波谷的膨胀量随压力的变化关系以及抗外挤强度随膨胀压力的变化关系进行了深入细致的研究,模拟结果和试验结果相符合。波纹管技术已在现场成功应用,解决了常规堵漏方法无法解决的恶性井漏问题。     

可膨胀尾管悬挂器膨胀材料及膨胀方式

以实体膨胀管技术为基础开发的可膨胀尾管悬挂器,国外已经基本发展成熟,并在很多油气田投入工业化应用,取得了巨大的经济效益和社会效益。而我国对该技术的研究尚处于理论探索与试验阶段。针对这一现状,简要介绍了可膨胀尾管悬挂器的技术特点和现场优势,说明了其结构原理。通过对可膨胀尾管悬挂器膨胀材料与膨胀方式的详细分析,得出了可膨胀尾管悬挂器膨胀本体材料的性能要求与几种典型膨胀方式的结构原理及特点,指出了膨胀材料与膨胀方式的发展方向。在此基础上,给出了可膨胀尾管悬挂器的发展方向、研究思路与方法的建议。      

基于膨胀波纹管的单一井径钻井技术

随着勘探开发越来越多地进入深部地层,钻井技术面临着如何在保证井眼足够大的情况下钻至预定井深,减少钻井时间和成本等问题,而单一井径技术的发展为解决这些复杂情况提供了新的解决途径。单一井径技术是在膨胀管技术基础上发展起来的始终保持同一井径的新兴技术。介绍了膨胀波纹管技术和单一井径技术的现状,提出了一种膨胀波纹管实现单一井径技术,分析了制约膨胀波纹管技术实现单一井径的技术难题并提供了一些解决方案。     

膨胀式尾管悬挂器用膨胀管受力分析

膨胀式尾管悬挂器是一种新型的尾管固井、完井工具,其工作的核心构件是膨胀管,膨胀管的膨胀性能是悬挂、坐封成功的关键。对膨胀管的膨胀力及膨胀后的外径比理论外径缩小量进行了分析,并探讨了一种理论计算方法,为膨胀管材料的选择、结构的设计提供了一定理论依据。     

膨胀尾管悬挂器关键技术分析及现场应用

膨胀尾管悬挂器在注水泥和顶替的过程中能够带动管串旋转,可显著提高环空顶替效率和固井质量。从膨胀驱动机构、本体机构、丢手机构、旋转机构、指示机构和应急机构等6个方面对膨胀尾管悬挂器关键技术进行了分析,并介绍了其现场应用情况。分析结果表明,膨胀尾管悬挂器集成了悬挂和封隔功能,并能实现大排量循环,遇阻后通过旋转和上提下放,使管串顺利入井,并提高固井质量;通过完善现场施工工艺,优化胶塞憋压操作及其机构,确保丢手机构及应急机构的正常工作,可有效提高膨胀悬挂器作业的可靠性。建议我国加大膨胀尾管悬挂器的研发力度,同时提高工具的可靠性。     

可旋转膨胀尾管悬挂器性能研究及现场试验

可旋转膨胀尾管悬挂器结构复杂,施工工艺不同于常规悬挂器,现场试验难度大。为解决该问题,分析了φ177.8 mm×φ139.7 mm可旋转膨胀尾管悬挂器及各关键部件的结构和工作原理,根据整机地面膨胀试验、悬挂性能测试、模拟入井试验等试验结果,确定了悬挂性能参数、膨胀性能参数和施工参数,并制定了现场施工工艺。可旋转膨胀尾管悬挂器在GSS-036LR井进行了现场试验,成功完成固井作业,膨胀压力小于20 MPa,膨胀施工作业排量小于0.2 m3/min。研究表明,研制的可旋转膨胀尾管悬挂器能够实现旋转、膨胀坐挂和丢手功能,施工工艺可满足现场施工需求。      

膨胀悬挂器技术在石油工程中的应用

膨胀悬挂器作为膨胀套管技术的衍生产品,能够有效地对尾管头和套管重叠段进行密封,优化侧钻井窗口深度,拓宽悬挂器的应用范围。胜利油田已开发出套管膨胀悬挂器、筛管膨胀悬挂器和旋转尾管膨胀悬挂器3种类型,并实现产业化应用,涉及钻井、完井和修井等领域。通过分析膨胀悬挂器的结构特点、工作原理、技术参数及技术优势,结合现场应用情况,对膨胀悬挂器进行结构优化设计,取得了较好的应用效果。     

管道环焊缝半自动焊与自动焊技术对比分析

近年来我国的管道环焊缝焊接越来越多地使用了以半自动焊和自动焊为主的焊接工艺。从焊接原理、焊接材料、焊接设备、焊接坡口、管口组对、焊接施工以及施工组织、焊接质量控制、经济效益等几个方面总结分析了半自动焊工艺和自动焊工艺的适用性及其优缺点。并指出。随着管道建设用管线钢管强度等级的不断提高,以及管道建设长度、钢管强度等级、管径和壁厚的不断增大．为了环焊缝焊接的高质量和高效率,未来的管道建设将会越来越多地使用熔化极气保护自动焊技术。     

可膨胀尾管悬挂器在可变温度场的接触性能仿真

可膨胀尾管悬挂器是一种新型的实体膨胀固井工具,国外的技术已比较成熟,而国内的应用还比较少.为了研究悬挂器膨胀后的接触压力随温度变化的趋势,建立有限元模型,模拟膨胀过程,得到膨胀后的模型.在可变温度场下对膨胀后悬挂器的接触性能进行仿真,得出在升温过程中悬挂器的接触压力降低,但是热膨胀后的悬挂力仍能够满足材料的工作要求,安全可靠.