直井油管柱扶正器间距设计研究

为了避免生产过程中直井的油管柱受井底的轴向载荷失稳变形从而导致油管柱与井筒发生磨损,防止油管柱发生失稳变形引发事故,安装扶正器是有效的措施。针对扶正器的安装主要依靠经验,缺乏理论分析指导,既容易导致事故发生又增加成本的问题,基于封隔器—油管柱的实际受力及变形分析,建立了油管柱失稳力学模型,推导了直井中相邻扶正器临界失稳长度的计算公式,得出了扶正器的合理间距,并利用MATLAB进行实例的分析计算。结果表明:从中和点到井底,扶正器的布置间距呈现减小趋势;井口油压的降低导致油管柱临界失稳长度变小,使得扶正器的布置间距更加密集。该间距设计对油管柱扶正器的现场布置有实际的指导意义。     

油气钻井作业对地下水污染治理研究＊

分析了钻井作业对地下水污染的特点、污染途径,针对性地提出了钻井作业对地下水污染的预防措施,以及污染物处理技术,其中氧化还原技术、气体抽取技术、环境生物技术主要用于有机物污染治理,SRB技术、废弃钻井液固化技术、钻井液转换为水泥浆(MTC)的固井技术可用于处理废弃钻井液。钻井引起的污染治理应以"预防为主,防治结合",切实推行清洁生产和HSE管理。     

双金属复合管线应力分析中当量折算模型的建立与应用*

针对目前高腐蚀性气田的集输系统管线应力分析标准中,未给出双金属复合管线的强度校核方法,依据当量折算理论,将双金属复合管的几何与材料特性转化为等效单层管,通过有限元法验证双层管与等效管模型的计算精度。研究结果表明:利用当量折算理论,可以快速将双金属管外径、壁厚、弹性模量、热膨胀系数、密度等参数等效转化为单层管道相关参数。经实际应用检验,该方法在解决工程问题时具备一定的实用性与准确性;双金属复合管系统当量折算模型具备计算方便和精度高等优点,该模型可用于双金属复合管线结构设计和强度校核。研究结果可为双金属复合管线的强度校核提供1种参考方法。     

气体钻与泥浆钻全井段套管磨损对比研究

套管磨损会降低套管的抗挤强度和抗内压强度,造成套管柱变形、挤毁和泄漏等事故。为了对比气体钻与泥浆钻全井段套管磨损情况,建立了三维井眼中钻柱接触力计算模型;将基于能量损失的线性"磨损—效率"模型与月牙形磨损模型相结合,建立了全井段套管内壁磨损深度的预测模型;通过开展空气和泥浆环境套管磨损实验,获得了套管磨损系数;利用建立的模型和实验获得的参数进行了实例计算和分析,对比了气体钻和泥浆钻后套管的磨损深度。研究结果表明:气体钻井造成的全井段套管磨损量略比泥浆钻井大,但套管磨损严重的位置发生为狗腿度较大的井段。建立的预测模型和计算结果可为气体钻水平井套管磨损分析及套管完整性评价提供理论依据和工程参考。     

基于三维模型的螺杆钻具传动轴螺纹强度评价研究

为了研究螺杆钻具传动轴在三维井眼轨迹空间中的受力状态,根据螺纹连接的有限元控制方程,建立1种带螺旋升角的直扣螺纹力学模型,采用有限元方法对其进行计算,研究相应工况下连接螺纹的强度,结果表明:分别在压缩、扭转、弯扭组合载荷作用下,公扣螺纹端整体受到的应力比母扣螺纹要大3~4倍;压缩载荷也是连接螺纹粘扣的重要原因;传动轴接头受到弯扭组合作用的影响最大,其次为扭矩载荷,影响最小的是压缩载荷;长期在弯扭载荷作用下工作,会导致螺纹接头发生屈服破坏。以上结论有助于对传动轴的力学强度进行定性和定量判断,为进一步研究传动轴连接螺纹的受力提供了1种新的认识。     

浅析石油钻井作业中的环境污染

油气田钻井作业是一个高风险、高污染、高能耗的行业,对水体、大气、土壤均有不同程度的污染,因此分析钻井作业对环境产生的污染,可以使相关作业人员更好地了解污染来源,以便采取有效的措施控制或减轻污染。本文分析了钻井作业中存在的一些主要环境污染因素,指出钻井作业活动对环境的影响以及环境污染对生物的危害,并根据石油行业HSE管理体系的要求,结合钻井实际提出了一些易于操作的控制、治理环境污染的方法和措施,以期能对现场作业人员有所帮助,并对环境保护有着积极的促进作用。     

高压、超高压油气井装备抗内压强度设计计算分析*

为解决传统计算公式与方法已几乎无法满足目前对高压、超高压油气井装备强度设计的需求,利用理论分析方法,对不同抗内压强度计算公式进行详细分析,引入压力容器行业高压、超高压的计算公式与方法,并对某高温高压井抗内压强度进行分析,提出适用于超高压油气井的油套管抗内压强度计算公式。研究结果表明:不同抗内压强度公式的基本思想与设计准则不同,在使用时应注意限制条件,现有的抗内压强度计算公式不适用于高压、超高压油气井,材料性能不能充分利用且存在一定安全隐患;对超过100 MPa的油气井,可以采用弹塑性理念计算抗内压强度,对于油套管可以减小强度等级同时增加壁厚来满足抗内压强度要求。研究结果对高压、超高压油气井装备抗内压强度设计具有一定参考价值。     

扶正器对超深气井油管柱屈曲行为的影响研究

为对苛刻工况中超深气井油管柱的屈曲行为进行完整、定量的研究,针对塔里木油田某超深气井油管柱,采用接触问题的有限元法,建立了原始油管和带扶正器油管2种工况下的有限元模型,并对油管柱的屈曲、接触问题进行模拟。结果表明:2种工况下的油管柱均在中和点到封隔器段发生了非均匀的正弦屈曲,加扶正器油管屈曲后横向位移小,屈曲段变长,屈曲形态有所改善;该模型可以全井段对原始油管柱和带扶正器油管柱屈曲形态进行对比分析,并且可获取原始油管屈曲后与套管的接触压力及其摩擦力,可为扶正器位置设计和油套管摩擦损伤失效分析提供定量数据参考。     

双金属衬里复合管堆焊及对接焊有限元力学分析*

为研究双金属衬里复合管堆焊及对接焊焊接后焊接处应力变化,针对Φ89(8+2) mm尺寸衬里复合管,基于热-力耦合理论,建立瞬态热-固耦合管端堆焊与对接焊V型槽环焊缝轴对称力学模型。探讨衬里复合管堆焊及对接焊过程中整个焊肉及热影响区的应力变化并对应力区进行完整、详细分析。结果表明:衬里复合管焊接完成后焊区产生较高的残余应力,最高达463.47 MPa;热处理工艺消除了90%的残余应力,然而投入使用的复合管仍然存在3个高应力区:对接焊焊肉内、过渡区中靠近对接焊焊肉的基管上及2次堆焊起始点,其中应力最大的位置在2次堆焊的起始点,最高达46.63 MPa。建立的模型和计算结果可为实际工况下衬里复合管焊接部位的力学性质研究提供参考。