膨胀管技术及膨胀工具的改进与计算

膨胀管技术主要应用于优化井身结构、预防井壁掉块及坍塌、封堵高压层或低压漏失层、修补井中损坏的套管等,被认为是21世纪石油钻采行业的核心技术之一。但目前在国内油田现场试验中存在膨胀过程中膨胀工具易卡、膨胀后膨胀工具不易取出等问题,为此,本文对膨胀工具进行了改进,并进行了膨胀工具的优化设计计算,改进后的膨胀工具有望成为套损井修复的核心技术。     

膨胀管配合公差带设计方法研究

膨胀管技术主要应用于套损井的修复,具有悬挂力大,补贴强度高,密封能力强,抗内压、外压大,通径大等特点。为了改善膨胀管管体的抗挤压性能、提高套管补贴效果,通过试验分析了膨胀管膨胀力的主要影响因素,得到膨胀锥角度与膨胀率、膨胀压力的关系、润滑介质与膨胀压力的关系。在此基础上提出了膨胀配合公差带的膨胀管设计方法,并通过试验对设计的膨胀管的悬挂力和封压进行了测试,测试结果满足目前的套管补贴要求。     

膨胀管膨胀参数优化和膨胀模拟

为了使膨胀管的膨胀过程顺利进行,研究了膨胀锥锥角、膨胀锥与膨胀管之间的摩擦因数等参数对壁厚减薄量、轴向长度收缩量和膨胀力的影响,并优化了膨胀参数.在参数优化的基础上,利用ANSYS有限元分析软件对X52膨胀管的实际膨胀过程进行了模拟,结果表明:膨胀管膨胀后壁厚变薄,轴向长度收缩;轴向和环向的残余应力较大,其他方向的残余应力较小;膨胀力随着膨胀过程的进行呈现一定的变化规律.通过试验结果和模拟结果的比较,验证了模拟的合理性.     

计算膨胀管膨胀力的新方程

膨胀管技术的关键在于膨胀管的选材、螺纹联接以及膨胀机构;膨胀力是设计、验算膨胀工具强度的重要依据。在考虑钢材的性能,井眼中的管柱空间形状、膨胀工艺、膨胀芯头的锥角以及膨胀芯头与套管内壁的润滑状况等因素对膨胀力影响的基础上,结合管柱塑性性能和塑性变形理论,采用主应力法得出了计算膨胀力的解析方程,并进行了实验模拟。实验数据和理论计算结果吻合较好,证明该膨胀力计算公式是可靠的,可以应用到工程中解决实际问题。     

膨胀管技术现状分析

本文分析了膨胀管技术在国内外的发展趋势,结合膨胀管技术在石油钻井中的应用,分析了其在地质勘探中的应用前景。     

用Thiele管测定升华物质碘的熔点

就如何用Ｔｈｉｅｌｅ管测定升华物质进行了较深入的阐述，以单质碘为例，说明了测定时不能象以往方法而需改进的问题。对三相点的变化过程及其校正等问题进行了讨论，提出了实验中应关键注意的问题。     

切梗厚度对STS模式膨胀梗丝整丝转化率和使用效果的影响

在闪蒸膨胀+流化床干燥梗丝膨胀生产线,通过对不同切梗厚度膨胀梗丝的整丝率、碎丝率、整丝转化率、填充值等指标的对比测试,选择较厚的切梗厚度,有利于提高梗丝的整丝绿及其转化率,有利于烟支重量的降低.     

膨胀管分离装置设计参数的敏感性分析

采用ANSYS/LY-DYNA对膨胀管分离装置的爆炸分离过程进行仿真分析. 针对影响分离装置分离性能的主要设计参数建立有限元模型,对分离性能进行预示和分析,获取炸药索装药量、削弱槽处的厚度、削弱槽倒圆半径、分离板厚度、分离板韧性、扁平管硬度和填充物硬度等相关设计参数对分离装置性能的影响. 结果表明：炸药索装药量和分离板厚度对分离性能影响较大.     

可膨胀管膨胀过程三维有限元数值模拟

为合理设计膨胀工具及制订膨胀工艺,采用三维弹塑性接触问题有限单元法,建立了实体可膨胀管膨胀过程的三维非线性接触问题有限元分析模型.通过对所建模型的求解,对可膨胀管膨胀过程中膨胀变形力、套管膨胀后的残余应力及轴向位移、膨胀工具模角的关系进行了深入细致的研究,找出了膨胀管与膨胀工具在不同的接触条件、可膨胀管在不同的内径膨胀率及不同的壁厚条件下,各参数之间相互制约的变化规律.通过实验测得的膨胀变形力与用本模型求得的结果符合得很好,相对误差仅为0.65%,完全可以满足实际工程的要求.     

实体膨胀管补贴工艺的应用

文阐述了两种实体膨胀管套管补贴工艺的工艺原理、补贴效果及现场施工工艺,应用该工艺治理套管变形井取得较好效果,本文对实体膨胀管补贴工艺的现场应用具有一定的指导意义.     

有效降低SP31膨胀烟丝机水渍烟丝的技术研究

本研究项目主要是针对我厂制丝车间SP31膨胀烟丝机目前存在水渍烟丝量较多的问题，针对这个问题经过对SP31膨胀烟丝机生产工艺过程一系列系统的分析以后，通过采用改进蒸汽管路及对加工罐烟丝屉加装导水圈的方法，并进行反复试验，试验结果证明：采取上述方法有效地减少了SP31膨胀烟丝机生产工艺过程中的水渍烟丝量，大大地提高了SP31膨胀烟丝机作业率，同时减少了烟丝的消耗，提高了膨胀烟丝的质量。改进后的SP31膨胀烟丝机达到了优质、节能、降耗的显著效果。     

膨胀管残余应力及其分布

膨胀管残余应力是影响膨胀管抗挤毁能力的一个重要因素.根据膨胀管的膨胀特点,用大变形理论提出了膨胀管内、外圆柱表面具有不同方向的残余应力观点,通过全应力释放试验并借助于电测的试验方法测量了膨胀管内、外表面的残余应力,利用曲杆理论分析了膨胀管轴截面的应力分布形式.结果表明,膨胀管轴截面残余应力呈双曲线分布,膨胀管外表面的压残余应力小于内表面的拉残余应力.     

膨胀管技术中膨胀芯头锥角设计

膨胀套管技术是20世纪90年代才兴起的一门节约井眼直径的钻井技术,在我国还处于理论探索阶段。用ADINA软件中的弹塑性有限元接触问题建立了可膨胀管膨胀过程的力学模型,通过对膨胀芯头锥角α的不同取值,在相同工况下对N-80钢级材料的244.5 mm(95/8″)套管膨胀至298.4 mm(113/4″)的膨胀过程进行详细的计算机模拟分析,并且在定性和定量地比较套管膨胀后的等效应力、接触压力、残余应力、膨胀芯头所需的推动力以及套管轴向收缩量的基础上,得出了膨胀芯头的锥角α取值为12.3°时更有利于膨胀套管的膨胀,为膨胀芯头的结构设计提出了依据。     

裸眼井中膨胀管外壁胶筒的井眼适应性分析

为了更加合理地对裸眼井膨胀管外壁定型胶筒井眼尺寸进行选择,建立了膨胀管、胶筒、井眼和膨胀锥三维有限元模型并对其膨胀过程进行非线性有限元分析。通过对直径为194 mm的膨胀管在不同井眼下的膨胀过程进行分析后发现:随着井眼直径的减小,胶筒的压缩率、接触压力以及所需膨胀力逐渐增大,井眼直径为218 mm时胶筒前端和末端橡胶体积变化显著,造成该处的密封性能下降。因此,采用的定型胶筒应避免在直径小于218 mm的井眼中使用。在胶筒稳定膨胀阶段,226 mm和230 mm的井眼胶筒所需膨胀力相差不大,波动幅值平稳。同一井眼中,最先膨胀的胶筒压缩率、接触压力及所需膨胀力都高于后膨胀的两个胶筒,但是随井眼直径的增大,三个胶筒的压缩率、接触压力以及所需膨胀力不再受膨胀的先后顺序影响。此外,随着井眼直径的增大,胀后胶筒处的膨胀管残余应力逐渐减小。同时膨胀管内外壁残余应力的波动逐渐减弱,大小趋于相等。可见研究结果为裸眼井中膨胀管外壁胶筒的选型以及膨胀管的井眼适应性提供了理论基础。     

基于铜密封的耐高温膨胀管套管补贴技术

国内部分深井、热采井等高温井套管损坏问题形势严峻,现有的橡胶密封膨胀管无法满足高温密封的要求。针对这一问题研究了基于铜密封的膨胀管套管补贴技术,并提出了焊接和热处理工艺的改进方法。试验数据表明:基于铜密封的耐高温膨胀管的最大工作温度可达350℃;单组金属密封,液体密封压力可达30 MPa;单组金属密封,悬挂力≥100 k N;膨胀工作压力≤40 MPa。该技术可以满足热采井等高温井的套管补贴技术需求,已在辽河油田应用30多口井,累计恢复产油超过30万t,恢复注水超过20万m3。     

与补水泵流量相匹配的膨胀管管径研究

通过高压水箱定压供热工程实践和理论探讨,分析了区域供热用膨胀水箱定压系统,并对该系统进行了全过程测试,得出了补水压力随时间变化曲线及随补水量的变化曲线。同时,对该系统补水压力增大的原因进行了理论计算分析,得出了膨胀管设计受补水泵流量的影响因素;补水泵流量过大会造成补水过程系统压力超过散热器的工作压力,导致散热器爆裂等问题。提出了膨胀管的设计方案。     

浅谈沙特侧钻井膨胀管技术的应用

在石油开发中,膨胀管技术作为一种新兴技术越来越受到青睐。因为膨胀管技术可以很好地改善现有的井身结构及增大完井井径,对于后续钻井、采油及修井作业具有很大的促进作用。沙特钻井公司在石油开采的过程中,为了增加石油的开采率,对老井实施开窗侧钻作业,同时进行膨胀管完井作业方式,结果大大提高了完井效率和石油的采收率。本文介绍了膨胀管技术的原理及膨胀套管在侧钻井中的技术优势,并以沙特阿美公司的HRDH钻井区域的侧钻井膨胀管技术的现场应用为例,充分说明了膨胀管技术在石油开采中的优势。     

奶牛乳头管手术的改进

本文是作者对奶牛乳头管手术改进11例的观察报告。体会较深,经验可取。     

实体膨胀管补贴技术在东辛油田的应用

实体膨胀管补贴技术的发展和在油井中的应用及以后有待改善的地方。     

陶瓷膜管与铁磁膨胀合金的连接工艺研究

对陶瓷膜管两端镀镍，用含PbO-B2O3-SiO2高铅基玻璃钎焊粉，在SG2—7．5—12设备上实现了陶瓷膜管与铁磁膨胀合金的连接。