惊心动魄3分钟

“井涌了!”发现险情的班长王颜峰大吼一声，一旁记录资料的技术员邓杜华马上醒过神几来，“快关防喷器，按井喷预案操作!”     

防喷器在预防海洋石油污染中的作用

海洋石油大规模的开发造成的海洋石油污染愈来愈严重。在海洋石油开发中面临的最大危害是井喷。防喷器是钻井中预防井喷的最后防御线。论文从防喷器在预防海洋石油污染中的作用出发,分析了防喷器的结构特征及未来发展趋势,对预防海洋石油污染具有一定的借鉴意义。     

电机驱动式井下环空防喷器的研制及密封性能分析

针对钻井工艺的复杂性及井型、井段的适应性,研制了一种电机驱动式井下环空防喷器,对其结构、控制方式、工作原理进行了介绍;采用有限元的方法对胶筒座封过程中胶筒与套管不同间距的情况进行仿真分析,得到了胶筒的应力变化规律及“快速密封”的座封方式;利用防喷器实验台架模拟井下溢流的方法测得此防喷器的最大封隔压差以及密封过程中的形态变化,测得硬度为90的胶筒在最大压缩量的时候可以封隔25 MPa压差。此电机驱动式井下环空防喷器结构简单,动作迅速,无需频繁起出钻柱进行防喷器更换,能够重复使用,降低总成本,具有较强的实用性。     

基于Shear Damage模型的剪切闸板防喷器剪切性能研究

为揭示剪切闸板在纯剪切工况条件下(无压差、无悬重)剪切钻杆时剪切力特征,以及悬重、内外压差等复杂工况条件对剪切钻杆时剪切力和油压的影响规律。本文基于Shear Damage断裂损伤模型,通过显示动力学方法开展剪切过程仿真研究。研究结果表明：在纯剪切工况条件下,剪切力随时间增加先逐渐增加再急剧下降为0;在有悬重工况条件下,剪切力和油压随悬重增加而呈减小趋势;在钻杆内压大于外压工况条件下,剪切力和油压均随压差增大而增大;在钻杆内压小于外压工况条件下,剪切力随压差增大而减小,5in(壁厚14.50 mm)、5 in(壁厚12.70 mm)规格钻杆油压随压差增大呈先增加后减小趋势,5in(壁厚10.54 mm)规格钻杆油压随压差变化不明显,其余钻杆油压随压差增大均呈上升趋势。研究结果可为剪切闸板防喷器油压配置、结构优化、关井工艺改进等提供关键技术支撑。     

井下作业施工井口密封技术研发与应用

针对在冲砂、钻磨铣工作中井口需要安装高压密封装置密封井口,原有桶形高压自封较厚,安装后井口操作不方便,密封效果差等问题,研制了快速拆装式井口密封装置,分为低、高压两种,使用时把该自封装置的两个分体用井口螺栓分别固定在防喷器上端面,即可完成分体式自封装置的安装。分体式自封装置体积小巧,安装快速,能够实现井口防落物、油管扶正、油管刮油、保护防喷器上平面等功能,经现场使用,效果良好,已在现场推广应用。     

油水井钻顶塞工艺技术改进

1 顶塞的概念 中原油田是断块油田,许多区块属于高压低渗透油气层,随着地层压力的降低,注采比失调,部分井日产油量低于0.5 m3,上个世纪90年代国际油价低迷,中原油田要求各采油厂对这些井采取了长期关井.采油厂为了安全,对这些油水井采取了注水泥塞的办法进行封井,即在开采层上、水泥返高以下打灰塞,同时为了防落物在离井口30～100 m处注一水泥塞,这个30～100 m处的水泥塞即为顶塞(见图1).     

基于AMESim的带压作业防喷器关闭性能仿真

针对带压作业防喷器关闭时易发生井涌、管柱失稳和闸板胶芯磨损等问题,基于AMESim软件分析了防喷器闸板关闭过程中的位移和速度特性,揭示了防喷器操作压力和井筒压力2个因素对于闸板动作响应的影响规律;利用Abaqus软件分析了防喷器关闭时闸板胶芯与管柱的接触应力及其分布;结合防喷器闸板关闭过程中的位移、速度特性,得到了不同井筒压力时防喷器闸板操作压力的推荐值。研究结果表明:根据不同的井筒压力精确控制防喷器闸板的操作压力,既能迅速关闭闸板有效密封井筒,又能防止防喷器闸板关闭后胶芯与管柱间的接触力过大,从而减小胶芯的磨损和起下管柱阻力。以此方法确定的防喷器闸板操作压力推荐值,可为PLC引入带压作业装置控制系统,实现防喷器操作的精确控制提供依据。     

基于马尔可夫方法的水下防喷器可靠性研究

水下防喷器是保障海上钻井安全的关键设备,对其可靠性进行定量评价对井控作业有重要的指导意义.为了弥补现有水下防喷器可靠性评价方法的不足,将水下防喷器的工作状态分为四种,包括无故障可用、关井、井控关键失效及关井时失效.利用Markov方法建立了水下防喷器的Markov模型.通过水下防喷器系统的状态转换图找出了各工作状态的转换关系.通过分析墨西哥湾83口深水井水下防喷器的失效数据,定义了影响水下防喷器可靠性的井控关键失效,并对深水钻井水下防喷器防喷功能的可靠性进行了定量计算.将计算结果与不考虑关井期间的井控关键失效相比较发现,防喷器的防喷失效概率增加了65％.因此传统的定量评价方法可能会得出相对乐观的结论,应在实际生产中给予重视.     

闸板防喷器气密封性能改进措施研究

防喷器是控制高温、高压、高含硫"三高"气井井喷失控的最后一道防线,但闸板防喷器的气密封问题一直没有很好地解决,为了提升闸板防喷器的气密封性能,确保钻井过程的安全可靠,对闸板防喷器的气密封失效原因进行了分析,提出了改进气密性能的措施,通过实验室试验,现场使用验证,取得了较好的效果。     

带压作业闸板防喷器胶芯失效机理研究

针对带压作业过程中闸板防喷器胶芯易失效的问题,以现场使用的带压作业闸板防喷器胶芯为研究对象,通过实验确定了橡胶基体的本构关系,利用ABAQUS软件对比研究了4种不同井筒压力对胶芯的疲劳失效与密封失效的影响。结果表明:分析结果与现场应用胶芯的失效位置相符,验证了分析的正确性;胶芯的疲劳失效位置集中在橡胶基体与闸板上下部的4个尖角接触区域,上部区域失效严重;井筒压力的大小影响橡胶基体密封面上的接触应力分布,但对耐磨块密封面上接触应力分布影响不显著。建议在橡胶基体与闸板上下部的4个尖角区域补强以增加胶芯寿命。