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。     

提高膨胀波纹管在弯曲井眼中应用可靠性研究

膨胀波纹管技术在弯曲井段中受井眼条件的影响,国内一直未形成配套技术;国外虽然有成功应用的案例,但存在应用规模小、成功率不高等问题。为了确定膨胀波纹管适用的井眼条件,明确了井径、井斜角变化率和方位角变化率对其膨胀性能的影响规律。为了缩短井眼准备时间,提高封隔段井眼质量,推荐了多种扩眼工具。为了提高焊缝的承压能力,研发了端头整形装置,将端头形状误差缩小至1 mm以内;研制了自动焊接装置,减少了人为因素对焊接质量的影响,将焊接效率提高了8倍以上;形成了焊缝缺陷识别方法,识别精度最高可达0.01 mm,确定了不同类型缺陷在不同位置的临界失效尺寸。研制了适用于小井眼的机械膨胀工具和应对井下复杂情况的磨铣膨胀一体化工具。完善了膨胀纹波管在弯曲井眼中应用的施工工艺,降低了管串提前失效和膨胀不充分等风险。研究成果在2口井中成功应用,标志着形成了膨胀波纹管封隔弯曲井眼复杂地层的配套技术,为解决全井段复杂情况提供了新技术手段。     

膨胀波纹管在大牛地气田定向井段的应用

为了将Φ149.2 mm膨胀波纹管用于封隔大牛地气田定向井段易坍塌地层,采用有限元模拟和室内试验相结合的方法,分析了膨胀波纹管的外径、最大等效应力和最大等效塑性应变随井眼条件和膨胀压力变化的规律。室内研究结果表明,Φ149.2 mm膨胀波纹管满足大牛地气田定向井段应用的要求。Φ149.2 mm膨胀波纹管在大牛地气田PG22井和DPT-112井进行了应用,成功封隔了定向井段煤层和泥岩互层等复杂地层。其中,PG22井中封隔段长为109.00 m,井斜角59.72°~73.69°。膨胀波纹管在大牛地气田定向井段的成功应用,表明膨胀波纹管具备封隔大斜度井中复杂地层的能力,为提高井下作业安全提供了一种新的技术手段。      

膨胀波纹管抗外挤强度的影响因素分析

为了找出影响膨胀波纹管抗外挤强度的影响因素,通过ABAQUS有限元软件对波纹管的抗外挤强度进行模拟,研究了波纹管的不圆度、波纹管的壁厚、井筒直径等对波纹管抗外挤强度的影响。结果表明,不圆度和壁厚对膨胀后波纹管抗外挤强度的影响较大,随着波纹管不圆度的减小,波纹管的抗外挤强度迅速的增大,壁厚越大波纹管的抗外挤强度也越大;另外,增大波纹管应用的井筒直径可以有效的提高波纹管的膨胀性能,降低波纹管膨胀后的不圆度,但是大尺寸的井筒直径降低了波纹管膨胀后的抗外挤强度。     

膨胀波纹管技术在大牛地气田首次成功应用

<正>2014年10月21日,中石化大牛地气田PG22井完成膨胀波纹管技术试验,在最大井斜角73.68°实现了109.10m的膨胀管施工,创国内最大井斜条件下最长膨胀波纹管施工记录,实现了膨胀波纹管入井井斜和长度的双重突破。PG22井是中国石化华北分公司部署在大牛地气田的一口评价水平井,该井太原组煤层和泥岩坍塌造成井下复杂情况频出,套管钻穿、回填侧钻划眼时出现新井眼,严重影响了后期施工。为解决有效封固不稳定地层、避免再次划出新井眼,尝试在该井采用膨胀波纹管技术。该技术将膨胀波纹管下入复杂地层段,通过液压膨胀和机械膨胀使波纹管完全膨胀成圆管,使其紧贴井壁,达到     

膨胀波纹管焊接工艺及焊缝膨胀性能分析

膨胀波纹管通过焊接连接在一起,焊缝的膨胀性能直接决定膨胀波纹管整体的膨胀性能。为了解焊缝的膨胀性能,在介绍手工焊和自动焊2类膨胀波纹管焊接工艺的基础上,利用弹塑性力学及有限元法模拟了?149.2 mm 8字形膨胀波纹管焊缝的膨胀过程、分析了焊缝的膨胀性能,并通过膨胀波纹管的试验井试验和现场试验进行了验证。由模拟分析及试验可知:膨胀波纹管膨胀过程中焊缝应力和应变最大点在波谷处的管壁外侧;焊缝和膨胀波纹管本体的应力和应变随内压变化的规律相同,焊缝的应力和应变始终大于膨胀波纹管本体,加压至30 MPa时?149.2 mm 8字形膨胀波纹管及焊缝依然在安全范围内;?149.2 mm 8字形膨胀波纹管采用液压膨胀方式加压至18 MPa即满足机械膨胀要求。研究结果表明,采用现有焊接工艺获得的焊缝满足现场膨胀需求,通过模拟获得的膨胀过程中膨胀波纹管焊缝应力和应变的变化规律与试验结果基本吻合,这对现场应用膨胀波纹管具有一定的指导作用。      

膨胀波纹管在小井眼的安全应用工况模拟试验研究

膨胀波纹管可以用于封隔小井眼斜井段坍塌煤层和泥岩，为解决地层坍塌问题提供了新的手段，但其适用工况不确定，影响了其推广应用。为确定膨胀波纹管在小井眼的安全应用工况条件，应用有限元法模拟分析了影响斜井段中φ149.2mm膨胀波纹管安全应用的主要因素；在弯曲井筒内开展了膨胀波纹管的膨胀试验，分析了井眼曲率、井径对膨胀效果的影响。研究结果表明，在相同条件下，井径越大，波纹管膨胀后的直径越大；井眼曲率越大，膨胀波纹管Mises应力越大，不圆度越大。试验和数值分析结果表明，二者有着较好一致性。通过分析确定了φ149.2 mm膨胀波纹管安全应用工况条件，可以保障膨胀波纹管的安全施工。      

可膨胀波纹管堵漏技术应用

波纹管技术主要用于封隔复杂井段,处理井漏、井涌、水侵或坍塌等事故,可保证复杂地区深井钻井的顺利进行。利用有限元方法分析了可膨胀波纹管不同壁厚力学特征,并进行了现场实例计算。结果表明：波纹管壁厚增加,所需胀形压力也增加,波纹管最大应变也增加;波纹管应力随压力增长,由于波纹管三段相互影响,应力出现波动;波纹管应变经历了增加、稳定继续增加、稳定的阶段;压力达到一定程度后,波纹管的应变稳定下来,这个阶段尽管压力增加,变形也不增加,若继续增加压力,则波纹管可能破裂失效。     

可膨胀波纹管技术在韦15-19井的应用

可膨胀管包括可膨胀实体管和可膨胀波纹管，主要用于在不减小井眼尺寸的情况下封堵各种复杂地层，对损坏套管进行补贴修复，作为各种井筒封隔器以及延长技术套管长度。实体管和波纹管两者膨胀机理不一样，相比之下，可膨胀波纹管技术具有膨胀工艺简单，作业周期短的优点，该技术一直由俄罗斯掌握。中国石化勘探开发研究院经过多年的潜心研究，终于形成了具有自主知识产权的可膨胀波纹管产品及其配套的工艺技术，新研制的可膨胀波纹管壁厚8mm，抗内压强度35MPa，抗外挤强度10MPa，并在江苏油田韦15—19井进行了漏层封堵现场试验，经过扩眼、管串下入、水力膨胀、机械膨胀等工艺后获得圆满成功，标志着我国已经打破了国外公司对该技术的垄断，填补了国内在该领域的技术空白。     

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。     

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。     

12Cr1MoVG集箱三通焊缝横向开裂原因分析及预防措施

为了解决某锅炉12Cr1MoVG集箱厚壁三通焊缝频繁出现横向开裂的问题,通过对开裂焊缝母材壁厚范围和部件结构特点进行分析,并采用宏观检验、化学成分分析、金相组织及断口微观分析等方法,对开裂原因进行了分析,并提出了开裂预防措施。结果表明,三通焊缝开裂主要原因是焊接过程中焊接工艺执行不当,焊缝中形成晶粒粗大区域并形成热裂纹,运行中在循环应力作用下不断扩展并最终导致开裂。建议在机组施工中采取调整三通结构、严格执行焊接工艺及热处理工艺等措施预防焊缝开裂。     

海底管道AUT检测方法的改进

现有AUT检测方法不能准确检测出相同内径不同壁厚海底管道的焊缝质量。为此改进了焊缝坡口型式、确定了不同壁厚连接处的过渡比例、改造了探头支架、优选了调节块材料。通过试验与实际应用的结果对比,证明运用改进的AUT检测方法可实现检验精度高、运行稳定、安全可靠的目标。     

油气装备配套用铝合金膨胀节ASME规范案例的形成

油气储运离不开管道输送,而管道输送受到外界影响特别是温差变化时,管道的热胀冷缩会引起管道发生位移,给输送的安全性和稳定性带来隐患,而铝合金膨胀节作为管道输送过程中热位移补偿器已经得到了广泛的应用。为了研究特殊工况下,如何更好地按照美国机械工程师学会(American Society of Mechanical Engineers,ASME)的要求使用铝合金膨胀节,以某跨国企业管道工程为例,探讨了当选用铝合金膨胀节时,在与ASME规范出现偏离情况下的解决措施和技术思路,提出了当"U形波纹环面半径小于3倍的波纹管厚度(t)时"的适用条件;同时提出了铝合金膨胀节采用搅拌摩擦焊的焊接方式,并进行了适应性验证。最终形成了ASME的Code Case 2587和Code Case 2593—1两个规范案例。该研究成果为同等条件下产品的设计、研发和生产提供了理论依据和实现方法。     

基于壳牌标准的螺旋埋弧焊管超声波探伤设备改造

为了实现大壁厚螺旋埋弧焊管焊缝超声波探伤100%覆盖扫查,对螺旋埋弧焊管自动超声波探伤的几种标准进行了对比,重点分析了壳牌管线钢管标准DEP 31.40.20.37－Gen与其他标准不同之处,以及对螺旋埋弧焊管自动超声波探伤设备的要求,明确了不同壁厚钢管执行壳牌标准时焊缝探架上每个探头的作用和焊缝探伤的区域。针对目前螺旋焊管自动超声波探伤设备执行壳牌标准存在的问题提出了设备改造方案。设备改造后,超声波探伤能力得到了提高,钢管焊缝质量得到了保证。     

膨胀波纹管胀管器结构设计与试验

膨胀工具的结构直接影响波纹管的机械膨胀过程。设计了φ241.3 mm滚轮胀管器和球形胀管器。滚轮胀管器主要由壳体、底堵打捞短节和3组滚轮系统构成,其胀管单元的结构与运动状态设计必须保证在有效胀开波纹管管体的前提下,以胀管所需的钻压或扭矩最小为目标;球形胀管器的作用是将水力膨胀后的波纹管主体修正到要求的形状和尺寸,主要由球形胀管器接头、巴掌、球形滚轮和锁紧轴组成。对设计的2种胀管器进行了强度校核和现场试验验证,结果表明,2种胀管器工作正常,结构强度和轴承系统的性能满足使用要求。     

直缝埋弧焊钢管焊缝点状缺陷原因分析及改进

为了解决壁厚23 mm直缝埋弧焊管出现的焊缝点状缺陷问题,通过超声波探伤和宏观金相检测对实际生产过程中出现的焊缝点状缺陷不合格试样进行了分析,对铣边坡口形状、焊接工艺参数、焊接材料、焊接设备及焊件清理等方面给出了相应的优化改进措施。现场应用效果表明:这些措施的实施有效控制了此类直缝埋弧焊管焊缝中的点状缺陷,保证了直缝埋弧焊管焊缝形貌及各项力学性能指标,提高了焊接质量。