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高温高压多场耦合下封隔器载荷变化规律研究
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作者 杨博远 刘怀亮 +3 位作者 张辉 刘宇 李军 席岩 《石油机械》 北大核心 2025年第1期80-88,共9页
封隔器作为关键的井下生产工具,在保护油气安全生产和提高生产效率方面发挥着重要作用,但在高温高压的复杂作业环境下,由于其承受的轴向载荷过大,容易出现失效情况。以封隔器轴向载荷对研究对象,考虑焦耳-汤姆孙效应建立了测试与生产工... 封隔器作为关键的井下生产工具,在保护油气安全生产和提高生产效率方面发挥着重要作用,但在高温高压的复杂作业环境下,由于其承受的轴向载荷过大,容易出现失效情况。以封隔器轴向载荷对研究对象,考虑焦耳-汤姆孙效应建立了测试与生产工况下的温-压耦合预测模型和温-压耦合作用下的封隔器载荷计算模型,分析了产量、封隔器下入深度及气体相对密度对封隔器承受载荷的影响。研究结果表明:焦耳-汤姆孙效应对高温高压井井筒温度和压力的分布有显著影响,考虑焦耳-汤姆孙效应的计算结果更符合现场实际情况;封隔器轴向载荷增加到极限值时,存在失效的风险,同时封隔器轴向载荷随着产量、封隔器下入深度和气体相对密度的增加而增大,产量从20万m^(3)/d增加到100万m^(3)/d时,封隔器轴向载荷增加152.33 kN;封隔器下入深度增加1500 m时,封隔器轴向载荷增加140 kN;气体相对密度增加0.08时,封隔器轴向载荷增加9.83 kN。研究结果可为高温高压井封隔器优化设计提供理论基础。 展开更多
关键词 高温高压井 多场耦合 封隔器 焦耳-汤姆孙效应 轴向载荷预测
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高温高压完井封隔器结构优化 被引量:5
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作者 王龙 《石油机械》 北大核心 2023年第6期112-118,共7页
针对顺北油气田超深超高压超高温井的施工要求,设计了适用于?139.7 mm(51/2 in)套管的机械可回收测试封隔器,内通径达到50 mm。对该封隔器密封机构的变形过程及密封性能进行了有限元仿真分析,对封隔器卡瓦性能有显著影响的合金块安装间... 针对顺北油气田超深超高压超高温井的施工要求,设计了适用于?139.7 mm(51/2 in)套管的机械可回收测试封隔器,内通径达到50 mm。对该封隔器密封机构的变形过程及密封性能进行了有限元仿真分析,对封隔器卡瓦性能有显著影响的合金块安装间距、合金块安装倾角、合金块直径和卡瓦楔角等4个因素进行了正交试验,进而优化了卡瓦参数。优化后的卡瓦最大应力下降百分比为47.99%,应力集中现象得到了大大减弱。在理论研究的基础上开展了封隔器坐封试验、额定压差测试、绝对压力测试和封隔器解封试验。研究结果表明:该测试封隔器的强度安全可靠,可顺利完成坐封、解封,能够承受204℃以上的高温、110 MPa的额定压差及160 MPa的绝对压力,满足顺北油气田超深超高压超高温井的施工要求。 展开更多
关键词 封隔器 压裂测试 机械可回收 高温高压 仿真优化
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封隔器胶筒密封性能测试系统研究 被引量:6
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作者 于桂杰 赵超超 林明群 《石油矿场机械》 2016年第1期28-31,共4页
针对封隔器胶筒密封性能的测试,设计了一套高温高压测试系统。介绍了测试系统的基本组成和工作过程,开发了基于PLC的自动化控制程序,以Lab VIEW为测控系统开发平台,完成了封隔器坐封时胶筒与套管接触应力、轴向位移、上下压差随时间波... 针对封隔器胶筒密封性能的测试,设计了一套高温高压测试系统。介绍了测试系统的基本组成和工作过程,开发了基于PLC的自动化控制程序,以Lab VIEW为测控系统开发平台,完成了封隔器坐封时胶筒与套管接触应力、轴向位移、上下压差随时间波动相关数据的采集、实时显示与存储功能设计。结果表明:通过本测试系统可以获得封隔器胶筒相关密封性能参数。 展开更多
关键词 封隔器 胶筒 高温高压 试验装置
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高温高压封隔器实验室防护墙的抗爆性分析 被引量:1
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作者 易先中 任路 +4 位作者 王含阳 马苏南 姜永奎 罗涛 胡佩艳 《石油机械》 北大核心 2021年第8期107-117,共11页
井下封隔器的地面测试试验在高温高压工况下进行,若防护墙的抗爆性不足将会造成重大事故,为此需要对防护墙的抗爆性能进行分析。运用解析计算和有限元计算两种方法,分别计算了试验间在4种典型工况下发生爆炸后,8种常规爆炸飞出物和6种... 井下封隔器的地面测试试验在高温高压工况下进行,若防护墙的抗爆性不足将会造成重大事故,为此需要对防护墙的抗爆性能进行分析。运用解析计算和有限元计算两种方法,分别计算了试验间在4种典型工况下发生爆炸后,8种常规爆炸飞出物和6种极端爆炸物(弹头状)垂直撞击防护墙壁面的侵彻深度。封隔器测试试验中的8种常规爆炸飞出物中,直径15 mm、长20 mm的圆柱体对防护墙的侵彻深度最大为35.1 mm,封隔器测试试验中的5种极端爆炸物中,以15 mm弹头状物体对防护墙的侵彻深度最大。对无玻纤混凝土防护墙的侵彻深度为101.1 mm,达到防护墙的极限,而对含5%玻纤增强混凝土夹层防护墙的侵彻深度为81.7 mm,后者比前者的抗爆性能相对增强22.1%。将解析计算结果与现有的带装甲钢背板钢纤维混凝土靶抗侵彻试验数据进行了对比,误差范围1.5%~20.6%,验证了解析方法的正确性和可靠性。建议选用前后6 mm厚钢板、中间夹层含5%玻纤增强混凝土及总厚度为100 mm的防护墙设计方案。研究结果对封隔器地面性能试验具有参考意义。 展开更多
关键词 封隔器实验室 高温高压 防护墙 抗爆能力 有限元分析
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库车山前高温高压气井测试管柱优化配置与应用 被引量:26
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作者 刘洪涛 黎丽丽 +2 位作者 吴军 刘勇 何毅 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2016年第5期42-45,102-103,共4页
塔里木库车山前储层具有"超深、高温、高压"的特点,存在井下工具易失效、中高密度钻井液在高温下长时间静置易老化沉淀堵塞管柱、埋卡封隔器等问题,同时要求测试管柱兼具替液、测试、改造、循环压井等功能,常用的"两阀一... 塔里木库车山前储层具有"超深、高温、高压"的特点,存在井下工具易失效、中高密度钻井液在高温下长时间静置易老化沉淀堵塞管柱、埋卡封隔器等问题,同时要求测试管柱兼具替液、测试、改造、循环压井等功能,常用的"两阀一封"测试管柱已不能满足超深高温高压储层安全测试的要求,因此文章在原有"两阀一封"基础上通过优化管柱结构、优选井下工具、优化配套工艺(采用无固相压井液、研发稳定耐高温专用试油钻井液)等方法,建立了一套适用于不同井况的"三阀一封""四阀一封""五阀一封"测试管柱体系。该管柱体系有力地支撑了塔里木库车山前超深高温高压气井、三超气井的安全高效试油。 展开更多
关键词 库车山前 超深高温高压 测试管柱 三阀一封 四阀一封 五阀一封
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高温高压裸眼封隔器的改进及应用 被引量:19
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作者 刘练 张佳 +2 位作者 王峰 尚领军 丁慧超 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2012年第5期77-79,11-12,共3页
塔河油田奥陶系油藏井深、高温高压、高含硫化氢特点给井下工具带来很多挑战,特别是裸眼封隔器胶筒在高温条件下容易发生老化,导致裸眼封隔器座封失败。经调研及实验论证,改性氢化丁腈材质橡胶在高温及H2S腐蚀条件下具有优良的性能。采... 塔河油田奥陶系油藏井深、高温高压、高含硫化氢特点给井下工具带来很多挑战,特别是裸眼封隔器胶筒在高温条件下容易发生老化,导致裸眼封隔器座封失败。经调研及实验论证,改性氢化丁腈材质橡胶在高温及H2S腐蚀条件下具有优良的性能。采用改性氢化丁腈橡胶胶筒,并对胶筒结构进行了优化的LXK344-128裸眼液压封隔器,在TH12421X井152℃/6697.14m井况下首次坐封成功,保证了酸压施工的顺利进行,并且在TP111井再次刷新塔河油田裸眼封隔器最高井温和最大下深记录152.18℃/6734.87m,实现了性能优于PIP、PDP封隔器的高温高压裸眼封隔器国产化,填补了塔河油田高温高压裸眼封隔器的空白。 展开更多
关键词 橡胶 胶筒 高温高压 裸眼封隔器 酸压
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高温高压测试封隔器的改进 被引量:6
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作者 程莹 张伟 汪坤 《油气井测试》 2022年第6期11-16,共6页
塔里木库车山前油气层勘探逐渐迈向超深层,地层压力、温度指标不断升高,井况工况逐渐苛刻,测试工具和工艺不配套矛盾日渐突出,封隔器性能不足问题凸显。针对库车山前127 mm和193.7 mm RTTS封隔器耐温耐压不足的问题,通过对封隔器芯轴、... 塔里木库车山前油气层勘探逐渐迈向超深层,地层压力、温度指标不断升高,井况工况逐渐苛刻,测试工具和工艺不配套矛盾日渐突出,封隔器性能不足问题凸显。针对库车山前127 mm和193.7 mm RTTS封隔器耐温耐压不足的问题,通过对封隔器芯轴、胶筒、水力锚、密封件等关键结构改进及材质优选升级,提升了封隔器耐温耐压、抗拉强度、防上窜等能力,工具整体性能达到210℃/105 MPa,满足高温高压井测试封隔器的应用需求。改进后的127 mm和193.7 mm RTTS封隔器均通过内压性能测试、胶筒高温承压及水力锚动密封承压等室内测试,并在博孜2、克深8~17井复杂井况工况条件下试验成功。改进后的测试封隔器满足库车山前超深高温高压气井的安全试油作业,可为同类工具的改进提供重要参考依据。 展开更多
关键词 库车山前 高温高压 测试封隔器 结构改进 材质升级 现场应用
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高温高压尾管顶部封隔器研制 被引量:8
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作者 李富平 刘明 +2 位作者 张长齐 李振 高学仕 《石油矿场机械》 2018年第3期44-49,共6页
常规尾管顶部封隔器无法满足深井、超深井及海洋油气井的高温高压环境对尾管固井作业的需要。依据O形密封圈高温高压密封机理分析,完成了"金属+橡胶"式封隔器密封结构的研制。研究了硫化橡胶厚度、防退锁紧装置、膨胀锥角、... 常规尾管顶部封隔器无法满足深井、超深井及海洋油气井的高温高压环境对尾管固井作业的需要。依据O形密封圈高温高压密封机理分析,完成了"金属+橡胶"式封隔器密封结构的研制。研究了硫化橡胶厚度、防退锁紧装置、膨胀锥角、坐封力及硫化工艺等关键技术与高温高压密封性能的关系,并优化了主要性能参数。通过对3种氟橡胶材料在高温下的力学性能研究,优选氟橡胶A作为封隔器橡胶密封材料。开发了井下工具的高温高压试验装置,并进行了地面性能评价试验。研究结果表明,高温高压尾管顶部封隔器在204℃下正反双向密封70 MPa,达到现场高温高压井的使用要求。 展开更多
关键词 封隔器 金属密封 高温高压 有限元分析
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高温高压大通径压裂封隔器的研制 被引量:7
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作者 刘江浩 张毅 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2016年第3期77-79,131,共3页
目前常用压裂封隔器内通径较小、易缩径,根据冀中地区油田生产情况和地层特点,研制了大通径压裂封隔器。该封隔器内通径可以与压裂管柱较好的配合,使压裂时管柱摩阻明显减少,降低施工泵压,提高压裂作业效果。矿场实际应用表明该封隔器... 目前常用压裂封隔器内通径较小、易缩径,根据冀中地区油田生产情况和地层特点,研制了大通径压裂封隔器。该封隔器内通径可以与压裂管柱较好的配合,使压裂时管柱摩阻明显减少,降低施工泵压,提高压裂作业效果。矿场实际应用表明该封隔器具有耐高温、承高压的特点,同时坐封持久有效、起下方便、可承受双向压差,具有一定推广价值。 展开更多
关键词 大通径 压裂 高温高压封隔器 坐封试验 应用
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高温高压气密封测试封隔器研发及现场试验 被引量:5
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作者 毛军 郭肖 庞伟 《石油钻探技术》 CSCD 北大核心 2023年第6期71-76,共6页
国内测试封隔器的机械性能不稳定、作业失败率较高,无法满足超深高温高压油气井的测试工作。为此,采用水力锚与下卡瓦实现双向锚定,“J”形槽结构实现机械式可重复座封、可回收等功能,设计旁通孔以便在解封时平衡胶筒上下压差、达到保... 国内测试封隔器的机械性能不稳定、作业失败率较高,无法满足超深高温高压油气井的测试工作。为此,采用水力锚与下卡瓦实现双向锚定,“J”形槽结构实现机械式可重复座封、可回收等功能,设计旁通孔以便在解封时平衡胶筒上下压差、达到保护胶筒效果,研制了高温高压气密封测试封隔器。该测试封隔器胶筒设计为三胶筒结构,选用FKM材料以提高胶筒性能。采用API 19TT标准模拟入井、关井、开井、酸压等全过程复杂工序,实现7次压力反转,耐温204℃、耐压105 MPa,试验最大绝对压力140 MPa,达到V1-TP气密封等级。该测试封隔器在1口超深井中进行了现场试验,坐封位置7300 m,一次坐封成功率100%。该封隔器的成功研制,打破了国外地层测试封隔器的技术垄断,有效降低了测试成本,为国内高端工具的研发提供了借鉴。 展开更多
关键词 高温高压 测试封隔器 气密试验 双向锚定
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柴达木盆地深井五阀一封地层测试工艺 被引量:2
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作者 王海兵 王新强 +3 位作者 周胤男 方利 赵光亮 安俊强 《油气井测试》 2022年第5期23-27,共5页
柴达木盆地深井常采用尾管悬挂完井,井筒密闭性能不能满足APR地层测试需求,存在环空漏失严重、阀件开关异常的问题。立足现有测试工具和测试工艺技术,通过优化管柱结构、减少关井次数,利用RD压力测试阀、RDS循环阀、RD循环阀不同的操作... 柴达木盆地深井常采用尾管悬挂完井,井筒密闭性能不能满足APR地层测试需求,存在环空漏失严重、阀件开关异常的问题。立足现有测试工具和测试工艺技术,通过优化管柱结构、减少关井次数,利用RD压力测试阀、RDS循环阀、RD循环阀不同的操作压力,设计出满足一开一关井要求的五阀一封地层测试工艺。该工艺优选RTTS封隔器,优化各测试阀破裂盘开启压力级差,在井下工具失效时采用备用阀完成开关井动作,实现试油全过程压力数据记录,并顺利起出井内全部管柱。经K4井等多口井的应用,五阀一封地层测试工艺成功率达到100%。该工艺为高温高压深井地层成功测试提供了借鉴。 展开更多
关键词 高温高压井 五阀一封 地层测试 RD压力测试阀 RDS循环阀 RD循环阀 RTTS封隔器 操作压力
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