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分层注水封隔器密封性配套技术研究

2020-12-06阅读(693)

分层注水封隔器密封性配套技术研究

论文摘要

本项目研究的目的是提高封隔器下井安全性、工作稳定性和密封可靠性,从而提高分层注水合格率,实现有效分层注水。首先对国内外的有关技术进行了调研,开展了Y342-115封隔器研究,利用有限元分析软件对封隔器密封件接触应力进行分析计算的基础上研究改进了封隔器密封件结构,同时开展封隔器密封材料的选择、封隔器洗井通道的优化设计及封隔器结构的设计、封隔器防腐措施的试验优选,并进行分层注水管柱的改进设计。研制后的产品推广应用于35口井,实现了封隔器的长期有效的密封。（1）封隔器采用旋转解封方式、密封件采用肩部保护和双胶筒密封形式,承压能力由15MPa提高了35MPa。优化洗井机构满足了强度、洗井过流面积限制等要求,封隔器及管柱坐封安全性技术使管柱的下井安全性能大大提高,提高了下井成功率。封隔器结构新颖,性能优良,管柱结构设计合理,性能将更加完善,工艺更加简单。（2）通过实验确定了涂镀防腐层在不同温度及静态及拉伸应力作用下的变化情况,测试涂镀防腐层在污水中的腐蚀速率,从而确定了井下工具的防腐处理方法:镀铬或镀镍磷。（3）采用了锚定补偿式注水管柱结构,补偿器以及配套的水力锚和水力卡瓦解决了温度、压力效应下管柱长度伸缩,改善了管柱的受力条件,延长了封隔器及管柱工作寿命,通过实验得到了验证。

论文目录

  • 中文摘要
  • 英文摘要
  • 第一章 绪论
  • 1.1 胜利油田分层注水封隔器存在的问题
  • 1.1.1 Y341 分层注水封隔器存在问题
  • 1.1.2 K344 分层注水封隔器存在问题
  • 1.2 该项目的研究现状
  • 1.2.1 国内研究现状
  • 1.2.2 国外研究现状
  • 1.3 课题研究目标与内容
  • 1.3.1 课题研究的目标
  • 1.3.2 研究内容
  • 1.4 本项目的研究意义
  • 第二章 压缩式封隔件高压密封技术研究
  • 2.1 压缩式胶筒密封压力与坐封载荷的关系理论分析
  • 2.2 封隔器密封件常规筒型结构设计承压分析
  • 2.3 封隔器高压防突胶筒结构设计
  • 2.3.1 压缩式胶筒防突机理
  • 2.3.2 压缩式胶筒软金属防突机构设计
  • 2.4 封隔器胶筒有限元对比分析
  • 2.4.1 ABAQUS 简介
  • 2.4.2 密封有限元分析研究现状
  • 2.4.3 橡胶材料的有限元分析
  • 2.4.4 密封胶筒的有限元分析
  • 2.5 试验验证
  • 2.6 封隔器胶筒材料优选
  • 2.6.1 丁腈橡胶
  • 2.6.2 氟橡胶
  • 2.6.3 氢化丁腈橡胶
  • 2.6.4 胶筒材料确定
  • 第三章 封隔器的防腐措施实验研究
  • 3.1 试验目的
  • 3.2 试验条件
  • 3.3 试验内容
  • 3.3.1 介质分析
  • 3.3.2 静态腐蚀速率试验
  • 3.3.3 静态拉伸试验
  • 3.3.4 预应力腐蚀速率试验
  • 3.4 试验结果
  • 3.4.1 腐蚀介质分析结果
  • 3.4.2 静态拉伸试验结果
  • 3.4.3 静态腐蚀速率试验结果
  • 3.4.4 预应力腐蚀速率试验结果
  • 3.5 实验结果分析
  • 第四章 Y342-115 封隔器结构设计与试验研究
  • 4.1 Y342-115 封隔器简介
  • 4.1.1 结构组成
  • 4.1.2 工作原理
  • 4.1.3 技术特点
  • 4.1.4 技术指标
  • 4.2 Y342-115 型封隔器内密封设计
  • 4.2.1 O形密封圈的密封机理
  • 4.2.2 密封圈及密封圈槽的选配方法
  • 4.2.3 相关参数的确定与应用
  • 4.3 封隔器洗井通道的参数优化结构设计
  • 4.3.1 优化模型的建立
  • 4.3.2 实际的具体问题数学模型
  • 4.3.3 优化结果
  • 4.3.4 洗井活塞的结构设计改进
  • 4.4 Y342-115 封隔器坐封安全机构设计
  • 4.4.1 水击传播速度计算
  • 4.4.2 最大水击压力计算
  • 4.4.3 安全启动压力确定与安全剪钉设计
  • 4.5 Y342-115 型封隔器锁紧机构的设计
  • 4.5.1 密闭式锁紧机构
  • 4.5.2 卡簧式锁紧机构
  • 4.5.3 双面螺纹步进锁紧机构
  • 4.5.4 单面螺纹步进锁紧机构
  • 4.6 Y342-115 型封隔器坐封与平衡机构设计
  • 4.6.1 坐封机构的设计
  • 4.6.2 平衡机构的设计
  • 4.7 Y342-115 型封隔器室内试验
  • 4.7.1 试验目的
  • 4.7.2 试验内容
  • 4.7.3 试验方法
  • 4.7.4 试验结果及分析
  • 第五章 分层注水管柱结构的改进设计
  • 5.1 注水管柱蠕动变化理论分析
  • 5.1.1 基本效应
  • 5.1.2 活塞效应
  • 5.1.3 螺旋弯曲效应
  • 5.1.4 鼓胀效应
  • 5.1.5 温度效应
  • 5.2 注水管柱蠕动变化的试验验证
  • 5.3 锚定补偿式分层注水管柱研究
  • 5.3.1 方案设计
  • 5.3.2 管柱结构
  • 5.3.3 管柱工作原理
  • 5.3.4 性能特点
  • 5.3.5 配套工具的研究
  • 5.4 锚定补偿分层注水管柱室内试验
  • 5.4.1 试验内容
  • 5.4.2 试验方法
  • 5.4.3 试验结果及分析
  • 第六章 封隔器及锚定补偿分注管柱现场应用与效果
  • 6.1 现场应用概况
  • 6.2 应用典型井例分析
  • 第七章 结论
  • 7.1 本课题的主要结论
  • 7.2 本课题的创新点
  • 7.3 展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢
  • 攻读学位期间发表的学术论文

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