水泥环性质对套管破坏的影响分析

为研究水泥环受力对套管的影响,采用多孔介质流固耦合有限元计算方法和套管破坏准则,将地层和水泥环视作多孔介质,分析其对套管破坏的影响。通过建立地层-套管-水泥环有限元模型,对比研究套管在正常固井和未固井时所受的有效应力,定性分析水泥环材料性质对套管破坏的影响。研究结果表明:在多孔介质流固耦合作用下,水泥环对套管具有一定的保护功能;水泥环的泊松比对套管破坏影响较小;相较于其他两种水泥类型,膨胀水泥的性能更优,有效地减小了套管受到的应力应变。根据计算结果的分析,为套管的防护提供参考依据。     

高温高产气井自由套管热应力研究

高温高产天然气开采所诱导的环空流体热膨胀及套管所受的热应力对井筒安全带来严峻挑战,套管爆裂及井口装置密封失效事件时有发生,因此,研究井口热应力及套管头升高十分必要.综合考虑井筒温度场、各层套管水泥返深、套管强度与力学稳定性等因素,建立了未封固井段自由套管轴向载荷及变形的计算方法,研究了高温高产气井热应力对套管及井口装置安全的影响.最后,以我国南海某气田为例,进行了井口热应力与套管头升高值的计算.结果表明,自由套管段的温度变化与各层套管水泥返深是影响井口热应力和套管头升高值的主要因素,井口热应力随表层套管和导管的水泥返深增加而增大,优化各层套管的水泥返深可以减小井口热应力;同时,随日产量增大,井筒温度升高,井口热应力和套管头升高值增加.     

自锁式管道内封堵装置结构与封堵性能分析

为了改进现有囊式带压封堵技术的防滑动效果差的缺点,提出了1种利用连杆机构与螺纹自锁实施止动的自锁式管道内封堵装置。探讨这种自锁式封堵与传统封堵的结构与性能,分别建立了波纹封堵气囊模型和光滑封堵气囊模型,并通过有限元仿真及实验分析,得出2种封堵气囊在0~0.35 MPa的充压条件下实施封堵的不同效应。结果表明:波纹封堵气囊的封堵压力比传统光滑封堵气囊的封堵压力高出约0.5 MPa,大大提升了管道内封堵装置的封堵能力,并且波纹气囊的形变主要分散在波纹中间,有利于缓解集中形变对气囊的破坏作用,最终提高了封堵实施的稳定性。该装置结构的性能分析可为应急救援装备的研制提供参考依据。     

油气管道维抢修密封卡具的安全检测与应用

针对油气管道维抢修所使用密封卡具在使用过程中存在安全隐患的问题,提出了1种密封卡具的安全检测方法,并设计了检测平台。检测平台主要由管段夹持装置、密封卡具组件、实验管段、液压注剂系统以及压力测量系统等构成;检测方法包括密封卡具的出厂强度检验、密封性能测试以及安全施工压力测试,通过检测来确保施工过程中密封卡具的安全稳定性及密封作业的成功率;在新疆油田采油一厂进行了现场应用,对泄漏管段进行现场勘测后设计加工了适用的密封卡具,对该卡具进行了室内安全检验,并依据注剂式密封技术的相关标准在现场实施了带压密封作业。研究结果表明:所加工密封卡具的强度、密封性能安全可靠,现场安全注剂压力不应超过22 MPa,管道未发生二次破坏,密封效果良好。     

海上气井环空带压油套管柱动态安全评价技术

为了有效预测海上气井环空带压油套管柱潜在失效风险及安全管理环空压力,提出1种基于井口压力、温度和液位多参数监测的海上气井环空带压油套管柱动态安全评价技术。首先,结合气井生产状态参数和完井信息,建立气井井筒压力分布计算方法;然后,根据力学知识分析气井环空带压油套管柱应力场特点,进而提出利用环空带压井油套管柱安全系数作为油套管柱失效评价依据;最终,开发海上气井环空带压安全监测系统并开展现场案例井分析。研究结果表明:监测系统能够准确获取环空带压状态参数,通过环空压力状态变化分析阐述“A”环空带压机理为泄漏点处油套管之间压力平衡的保持;结合实际井口环空压力监测数据,井筒安全系数能够实时表征油套管柱安全状态。     

基于安全屏障模型的海上钻完井作业风险分析

海上钻完井作业面临海洋环境恶劣、浅层地质灾害等复杂工况,极易发生油气泄漏、井喷等事故。为有效预防海上钻完井作业事故,提出基于瑞士奶酪模型的安全屏障模型。采用事故树和故障模式及影响分析相结合的方法,分析作业过程风险。该模型根据挪威标准D-010,建立完井作业关井阶段的物理安全屏障和安全屏障控制原理图,在此基础上构建油气泄漏事故树和失效模式与影响分析表,找出关井阶段可能的油气泄漏途径。通过对重要度计算和风险优先度值排序确定作业过程中最薄弱的安全屏障和关键故障模式。结果表明,作业过程中最薄弱的安全屏障是采油树、油管和地面控制井下安全阀(SCSSV),采油树腐蚀、密封失效、油管接头密封失效和SCSSV开关故障是影响作业过程的关键故障模式。     

油气管道开孔现场夹板阀无法开启的处置举措

本文针对油气管道开孔封堵中夹板阀在工程现场无法开启的情况开展措施研究。本研究中的夹板阀一侧隔绝着7 MPa压力的成品油,现场风险巨大。为了成功解决该问题,本研究采取在线部分解体阀门的方式,并设计了专用的简易龙门架箍紧阀门,在保证阀门密封严实的安全前提下,实现了“以拉代旋”的方式安全开启了阀门,保证了后续开孔封堵作业的顺利进行。该方式虽是一种临时性的针对性研究,但其基于阀门现有结构的解决问题思路,希望能够对油气管道应急抢险工作提供参考。     

油井水泥外加剂车间职业病危害因素识别与分析

为了解某生产油井水泥外加剂企业的生产车间职业卫生工作是否满足国家职业卫生法律、法规、规章和标准的要求,更好地开展企业职业卫生工作,笔者对该企业车间进行了职业病危害因素识别与分析,并提出了建议。为满足石油固井作业和固井质量的要求,注水泥时必须添加各种外加物来调节水泥性能,这些外加物称作油井水泥外加剂,油井水泥外加剂在提高油气井筒质量中起重要作用,是国家鼓励发展的产业。油井水泥外加剂的生产设备主要是具备加热、冷却、搅拌功能的反应釜,辅助设备有空压机、冷却循环系统、叉车、电子称等。     

航空推进系统气动安全阀结构参数分析及优化

为改善某型航空推进系统气动安全阀的性能，建立航空推进系统双级气体减压器和安全阀组成的高压气路AMESim数值模型，搭建安全阀性能测试试验台，验证模型准确性，分析结构参数对安全阀特性的影响机制。采用响应曲面法(RSM),建立结构参数与安全阀压力超调量和响应时间的显著不失拟回归模型，通过方差分析(ANOVA)研究结构参数交互作用对安全阀压力超调量和响应时间影响的显著性差异，并基于自适应范围多目标遗传算法(ARMOGA),优化入口长度、入口直径和弹簧刚度参数。研究结果表明：入口长度、入口直径、弹簧刚度对超调量和响应时间的影响依次降低，入口长度与直径的交互作用最为显著；入口长度、入口直径、弹簧刚度分别为14.587 8 mm、 14.898 0 mm、48.966 8 N/mm时安全阀性能最佳，优化后超调量降低6.917%,响应时间降低6.383%。     

基于Bezier曲线的特殊螺纹密封面参数化设计

为提高油套管特殊螺纹密封性能,优化特殊螺纹密封结构,基于Bezier曲线理论方法,提出1套特殊螺纹球面对锥面密封结构参数化设计方法,并设计了1种基于Bezier曲线理论的特殊螺纹密封结构。通过数值模拟方法,对比分析新型特殊螺纹密封结构与传统球面/锥面密封结构形式密封面上接触应力分布。结果表明:基于Bezier曲线设计的特殊螺纹密封结构可提高密封面接触压力,改善螺纹接头密封区塑性区域分布,有利于提高特殊螺纹接头的抗疲劳性能,有效预防特殊螺纹接头应力腐蚀断裂,为深井、超深井油管柱螺纹接头的密封设计提供参考。     

轻轨桥架声屏障优化设计研究

随着城市轻轨建设的发展,交通噪声污染逐渐引起人们重视。在轻轨桥架两侧设置声屏障是控制轨道噪声的重要措施之一。声屏障的高昂成本往往是由不合理的设计参数造成的,通过对目前声屏障设计方法进行分析,提出了轻轨桥架声屏障优化设计方法。该方法以声屏障建造成本为目标函数,以降噪要求为声学约束,综合考虑设置位置、高度和长度等设计变量的影响;由列车噪声1/3倍频程频谱计算插入损失,提高了优化过程中插入损失的计算精度。该优化设计法与目前设计方法对比,验证了声屏障优化设计在改善降噪性能和经济性能方面的优越性。讨论了设计参数对成本和降噪性能的影响,并且对轨边矮墙的降噪性能进行了分析,所获的结论对声屏障和轨边矮墙设计参数与形状的选择具有指导意义。     

套管损伤磁记忆检测信号定量研究

在油气生产过程中,井下套管损伤会造成井况恶化,致使正常井转变为套损井。为了防止套损井的出现和安全事故的发生,有必要对套管进行早期损伤检测。采用金属磁记忆检测技术,开展了实验研究。实验中,通过对套管内壁环切,将套管壁厚设计为等值递增和不等值递增两种形式;根据实验数据,对磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量与壁厚、壁厚变化量的定量关系进行拟合。结果表明:磁记忆检测信号梯度值、信号梯度波峰值及信号梯度峰宽值等特征参量,可以很好的表征套管壁厚的变化情况;信号梯度值与套管壁厚呈线性递增关系;信号梯度波峰值和信号梯度峰宽值均与套管壁厚变化量呈线性递增关系。该试验结果有助于完善磁记忆检测技术的定量化研究和利用磁记忆原理检测套管损伤的评价体系。     

矿井防爆门、盖自动封堵装置研发

煤矿井底发生煤尘瓦斯爆炸事故时产生的冲击波会冲开风井防爆门、盖,引起主风机风流短路,井底风流紊乱、通风系统瘫痪,导致毒害气体扩散、瓦斯积聚,引发二次爆炸。为了减少因此造成的损失,研发了一种在防爆门、盖被摧毁后能自动封堵的装置,通过感应防爆门盖的损毁信号控制充气动力设备对气囊折叠体进行充气,折叠体被充气弹出储藏硐室,沿支撑架构延展、膨胀并充满井筒横截面,实施对风井的密封,以维持灾后井底持续通风,降低灾害后果,为井底幸存人员的生存与自救提供有利条件。     

安全阀校验智能化测试技术研究及应用

针对安全阀校验中传统人工方法普遍存在的检验效率低、数据准确度差、测试过程无法追溯的问题,通过对测试信号接收及传送装置的硬件设计、信息采集与管理系统的软件开发,采用传感技术、计算机测控技术、数据库及互联网技术,开发出了一套由“智能化管理系统”与“智能化操作系统”组成的安全阀校验智能化测试装置,对样机进行了性能测试,结果表明：该装置在安全阀整定压力测试及密封性试验测试中,测试精度均小于0.5%,测试数据稳定可靠,可应用于安全阀的实际校验工作。     

复杂气井套管力学分析与可靠度评价

为建立考虑地层和套管参数随机性的套管可靠度评价理论方法,以便得到复杂井况下套管传统设计安全系数与可靠指标之间的关系,提出了非均匀地应力和内压联合作用下,沿套管最大外挤力方向管壁任意位置发生屈服失效时外壁等效均匀外挤力的计算方法;建立了套管抗挤和抗内压三轴强度计算公式以及有效内压计算方法;根据套管载荷和强度影响因素统计参数以及评价过程中参数测试标准值,利用蒙特卡洛法（MC）建立了完整的套管可靠度计算和评价方法;通过实例对传统安全系数与可靠指标的对应关系进行了研究。研究结果表明:指定条件下,套管安全系数与可靠指标之间存在对应关系;利用建立的方法编制计算程序可以为传统设计法中安全系数代表的安全程度进行量化;可靠度评价方法能够为安全系数的选取提供指导。     

庙平9井大位移水平井钻井技术

庙平9井位于松辽盆地南部新庙油田庙22区块,区内大部分区域处于松花江内或江湾,由于环境因素的影响,直井无法实施,本区采用水平井整体开发。庙平9井水平井在钻井技术和安全管理方面精心组织,克服了水平井段（大斜度井段）长,井眼轨迹控制困难、井壁易垮塌、携砂困难、起下钻摩阻大、下油层套管困难、固井水泥环质量控制难、钻具事故几率大等困难,不仅避免和降低了井下事故的发生,且施工井满足开发要求,同时进行简化钻具结构和安全管理技术措施等方面取得了显著效果,为该区块水平井安全钻井工艺技术总结出几点结论及认识。     

180℃下活性炭单质碘保留能力测试系统研究

核设施放射性废气组成中含有的放射性核素碘排往环境中可产生安全危害。为在高温条件下对活性炭进行放射性单质碘保留性能测试,依据ASTM D3803-79参数要求,建立了活性炭180℃气流条件下单质碘保留能力测试系统。该系统包括放射性单质碘供料与高温条件单质碘解吸两部分,通过试验验证了系统的密封性能,确定了供料阶段气流流量、放射源131I初始活度范围,并取活性炭样品进行了系统稳定性验证试验。结果表明,该试验系统满足ASTM D3803-79的要求,试验压力下气体泄漏率小,吸附供料所用源初始活度小于0.2 m Ci,载碘气流与稀释气流流量分别为45 L/h与300 L/h。试验结果重现性强、可靠性高,活性炭样品结果标准偏差满足ASTM D4069-81要求。研究表明,该测试系统能对核级活性炭保留放射性单质碘性能进行可靠评价。     

窗口火作用下建筑幕墙外保温系统防火性能的试验

建筑幕墙外保温系统火灾事故发生频率高,火灾危险性大,其防火安全性能已成为社会关注的焦点。采用大尺度实体火试验方法,选取具有代表性的金属幕墙保温系统和保温装饰板外保温系统作为试验对象,对防火隔离带和防火封堵位于墙体不同位置的4种工况,开展了一系列窗口火试验。通过采集试验表观现象、火焰蔓延特性、温度分布特性、系统损坏特征等耐火性能试验数据,综合比较分析了不同工况下不同燃烧性能等级的建筑幕墙外保温系统的耐火性能。结果表明,建筑幕墙上下贯通的空腔结构加剧了火蔓延的烟囱效应,存在较大的安全隐患。防火封堵可以阻断空腔中的热对流,防火隔离带可以阻隔材料之间的热传导,二者均可以有效抑制火焰在垂直和水平方向上的蔓延,大幅提高建筑幕墙外保温系统的防火性能。在建筑外墙窗口上方、水平线1及水平线2下方20 mm处分别设置宽度为100 mm的防火封堵和宽度为300 mm的防火隔离带时,系统具有较好的防火性能,综合考虑实际工程的应用性和经济性,可将其设为防火构造设计的基准参数。     

基于贝叶斯网络的气井井筒完整性风险评价

井筒完整性失效是气井生产中的主要风险,为有效评价井筒完整性风险,应用贝叶斯网络的推理与学习能力,建立了基于贝叶斯网络和Noisy-OR gate模型的井筒完整性失效概率计算方法和风险评价模型。由故障树分析将井筒分为管柱、水泥环密封性、井口装置、水力屏障和其他部件5个评价单元,确定了各单元的主要风险因素,建立了井筒完整性失效的贝叶斯网络拓扑结构;由Noisy-OR gate模型和历史数据,确定了贝叶斯网络的条件概率参数;将基于贝叶斯网络的失效概率与层次分析法相结合,确定了风险评价指标和等级划分标准;建立了气井井筒完整性风险评价方法。结果表明,该方法实现了井筒完整性失效概率的定量计算、风险的定量评价和主要风险因素的反向推理,可为预防和控制井筒完整性失效提供决策依据,有助于降低井筒完整性失效风险。     

锅炉烟道用爆破片性能研究

锅炉烟道用爆破片是燃油燃气锅炉烟道上重要的泄压抑爆安全装置，具有密封性好、泄放面积大、动作灵敏度高等优点。对锅炉烟道用爆破片与防爆门作了详细比较，重点介绍了锅炉烟道用爆破片爆破性能、爆破压力计算及密封膜对其爆破压力的影响。