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石油矿场机械

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2026年02期

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专题研究 | 分流比对双溢流型气液分离器流场特性影响

专题研究 | 分流比对双溢流型气液分离器流场特性影响

摘要：为了进一步提升高气液比条件下气液分离设备的分离性能，基于重力沉降及旋流分离原理，提出了一种双溢流型气液分离器结构。利用数值模拟和试验方法，开展不了同上溢流分流比下气液分离器内部流场特性研究，获得了不同上溢流分流比对气液分离器流场特性及分离性能的影响规律。结果表明，随着上溢流分流比的逐渐增加，轴向速度向上的内旋流范围逐渐扩大，切向速度整体逐渐降低，最大切向速度先增大到 25.3m/s 后降低至 21.4m/s ；压力损失较大的区域随着上溢流分流比的增大从轴向位置 300～350mm 的下溢流口区域变为轴向位置 500～550mm 处的上溢流口附近区域；当上溢流分流比达到 70% 时，数值模拟得到的分离效率达到最佳值93.64% 。数值模拟和试验测试分离性能最大偏差为 4.31% ，平均偏差为 2.21% ，表现出较好的一致性。研究成果可为气液旋流分离设备的设计与优化提供参考。
专题研究 | 浅层大位移井钻井作业机具匹配性分析

专题研究 | 浅层大位移井钻井作业机具匹配性分析

摘要：随着海洋钻井技术的快速发展，大位移井钻井技术与海洋平台钻井系统的适配可行性已成为一个亟待解决的难题。基于渤海浅层大位移井开发的技术现状和难点，结合海洋平台钻井系统设计基本原则，对提升系统、循环系统及顶驱转矩等关键技术参数进行了对比研究。根据摩阻转矩及水力计算结果，明确了浅层大位移井所需的钻机配置参数，并与渤海油田三种规格悬臂梁尺寸的钻井平台设备能力进行匹配性分析，总结了大位移井的极限延伸能力。研究结果表明，典型钻井平台的钻井系统在浅层大位移井开发中具有良好的适用性，研究成果可为其他类型海洋平台钻井系统设计提供借鉴和参考。
专题研究 | 基于响应面法的楔形节流阀冲蚀速率预测

专题研究 | 基于响应面法的楔形节流阀冲蚀速率预测

摘要：针对楔形节流阀在高含砂、高流速放喷工况下的安全运行问题，采用响应面法开展研究，建立不同开度（分别为 5% 、 20% 、 35% 、 50% 、 60% ）的楔形节流阀模型，基于气固两相流和冲蚀磨损理论，以含砂率、阀开度、放喷量和颗粒形状系数为自变量，冲蚀速率为响应值，通过中心复合设计进行四因素五水平数值模拟试验。结果表明，各因素对冲蚀速率的影响程度从大到小依次为颗粒形状系数、放喷量、楔形阀阀开度、含砂率，且含砂率与阀开度、阀开度与放喷量的交互作用显著，冲蚀速率随含砂率、放喷量、颗粒形状系数的增大而增大，随阀开度增大而减小，最大冲蚀区域集中于阀芯与阀座结合部及阀芯下段。研究确定了冲蚀速率最小时的最佳操作参数组合范围，为楔形节流阀的结构改进、工况优化及寿命评估提供参考。
设计计算 | 浅水采油树多工况耦合场强度分析

设计计算 | 浅水采油树多工况耦合场强度分析

摘要：水下采油树结构的完整性直接关系到深海采油系统的作业安全与稳定。针对某水下采油树系统，基于Ansys有限元分析软件开展多工况下的静力学与热-结构耦合分析，系统评估其在内压测试、完井/修井及生产条件下的应力响应与结构安全性。研究结果表明，在内压测试与完井/修井工况下，等效应力主要集中于Hub连接、密封肩部及螺纹过渡区域，结构最大应力低于屈服强度，具有充足的安全裕度。随着生产工况温度的升高，结构热应力显著增强，导致最大等效应力从 304.22MPa 升高至 355.43MPa ，安全系数由1.81下降至1.55，温度场耦合效应对关键部位强度提出了更高要求。研究成果可为水下采油树在浅水复杂工况下的工程设计与安全评估提供理论依据与方法支持。
设计计算 | 基于油藏数值模拟的控水工具适应性分析

设计计算 | 基于油藏数值模拟的控水工具适应性分析

摘要：为了研究不同控水工具在各种地质条件下的适应性，利用油藏数值模拟方法，建立了ICD、AICD和C-AICD控水工具模型，进行了多段井控水模拟及环空封隔器的封隔效果分析。以文昌某油田的基础参数建立了机理油藏模型，并设计了正交试验研究原油黏度、避水高度、渗透率和渗透率级差等地质因素对三种控水工具作用下产油量的影响规律。模拟结果表明，原油黏度和渗透率级差与累产油量呈负相关，而避水高度和渗透率与累产油量呈正相关；并且原油黏度对累产油量的影响最大，渗透率次之，避水高度和渗透率级差相对影响较小。通过分析三种控水工具在不同地质因素下的归一化累产油量，不同的原油黏度对应着不同的控水工具具有最大累产油量，而其他三种因素下C-AICD的累产油量均是最高，体现了C-AICD出色的控水效果。分析结论为不同地质条件下的控水工具应用提供选型依据。
设计计算 | 超长水平井连续油管钻磨用长寿命高效磨鞋设计

设计计算 | 超长水平井连续油管钻磨用长寿命高效磨鞋设计

摘要：针对超长水平井（水平段 ?2 000m ）连续油管钻磨作业的下入难、钻压施加困难、重复切削、管柱易疲劳等难点，开展了长寿命高效磨鞋设计。从布齿、切削元件选型、刀翼数量、水力结构等方面进行分析研究，设计了两种方案，运用数值模拟仿真技术分别分析了磨鞋在井底的磨削状态及水力分布情况。分析结果显示，在相同工况条件下，五刀翼八角硬质合金齿磨鞋切削效率更高、钻进更平稳、综合性能更优，推荐采用五刀翼八角硬质合金齿磨鞋方案。长寿命高效磨鞋的应用将助力超长水平井连续油管钻磨作业效率的大幅提高，该研究成果为可钻式复合桥塞工艺技术的进一步发展提供思路。
设计计算 | 钻机液压起升系统设计

设计计算 | 钻机液压起升系统设计

摘要：现代石油钻完井作业周期越来越短，使得钻机搬家拆装越来越频繁，钻机快速起放安装是提高钻机搬家效率的重要技术路径。以宝鸡石油机械有限责任公司某新型ZJ7ODBT快速移运钻机起升系统为研究对象，该起升系统采用多级液压缸起升，井架和底座起升共用1组多级液压缸，通过调节液压缸替代吊车作业切换起升液压缸与井架底座的连接，远程遥控穿/退销轴，多模式远程遥控钻机起升，并同步偏差监测等多种技术措施确保起升作业安全。结果表明，较常规采用大绳的钻机起升方式，减少搬家时间 2～3d ；较常规液压缸钻机起升方式减少1组液压缸，简化了钻机起升系统结构、减轻了整机质量、增强了起升作业安全。设计思路可为液压缸钻机起升方式设计提供借鉴。
开发应用 | 低产气井可控溶解暂堵桥塞研制与应用

开发应用 | 低产气井可控溶解暂堵桥塞研制与应用

摘要：低产气井光套管压裂后需带压下生产油管完井，高峰期因带压设备数量不足，单井作业周期长，给按期投产造成较大压力。基于“整体防护、定向溶解”设计思路，研制了起始溶解可控桥塞，对关键部件进行强度校核和结构优化，获取底阀抗剪切值和卡瓦牙挤压应力等关键设计参数；开展高温承压密封、底阀开启压力、本体溶解性能等室内评价试验，在长庆气田现场50余口井进行了成功应用。应用表明，该暂堵桥塞在 70^°C 、 50MPa 、质量分数为 2% 的KCI水浴环境下，能持续稳定承压7d，底阀开启压力稳定，本体溶解性能良好，工具可由内而外定向溶解失效，溶后井筒保持通径。实现了井口常压条件下安全、快速下油管投产，对比传统带压作业，单井平均作业时长缩短 38% ，施工费用降低 29% 。
开发应用 | 随钻井眼清洁工具流场模拟及应用

开发应用 | 随钻井眼清洁工具流场模拟及应用

摘要：针对大位移井、长水平段水平井钻井过程中易形成岩屑床，影响钻井效率和井下安全的问题，设计了一种有效工作段长、螺旋流场能量强的新型随钻井眼清洁工具。采用数值模拟方法分析钻井工程参数影响流场特性的变化规律，并进行现场应用验证。结果表明，随着排量的增加，井眼清洁工具的环空流速逐渐增大；随着清洁工具在井眼中偏心距的改变，环空流速、螺旋尾流长度也随之变化，当偏心距为 6～8mm 时，流速、螺旋尾流长度均较大，携岩屑能力强；结合实钻工况，将新型随钻井眼清洁工具安装到钻具组合中，现场岩屑返排量增加，钻进摩阻显著降低，验证了新型随钻井眼清洁工具的可行性，可为大位移井、长水平段水平井的优快钻进提供有效技术手段。
开发应用 | 高强度易钻浮箍浮鞋研制及应用

开发应用 | 高强度易钻浮箍浮鞋研制及应用

摘要：针对常规水泥填充式浮箍浮鞋在固井作业中存在的密封失效、易受冲蚀、强度不足及引鞋易断裂等问题，研制了一种高强度易钻式浮箍浮鞋。通过优化设计核心阀体与阀芯结构、优选高性能抗冲蚀材料，并结合有限元仿真进行模拟分析，使工具的关键性能指标得到大幅提升，其反向承压能力超过 35MPa ，阀芯钻除时间控制在 60min 以内。室内测试表明，在 40L/s 排量的泥浆中经受 48h 冲蚀后，工具阀系完好，并能保持良好的密封可靠性。塔里木油田现场应用结果表明，该工具有效克服了常规产品的缺陷，表现出优异的耐冲蚀性和可钻性，显著提高了固井工具的密封可靠性和作业效率，具有较高的工程应用价值。
开发应用 | 浅层页岩气压裂工艺技术与全电动装备配置

开发应用 | 浅层页岩气压裂工艺技术与全电动装备配置

摘要：采用电动压裂装备开展水力压裂是页岩气储层开发的新方法，近年来处于起步快速发展阶段，压裂工艺技术和装备配套技术仍在不断完善中。以贵州桴焉区块浅层页岩气开发为例，结合压裂工艺要求与装备作业能力，提出了浅层页岩气采用“密切割 + 暂堵转向 + 可溶桥塞分段 + 高强度加砂 + 低黏滑溜水”的压裂工艺和全电动压裂装备一体化配置方法。从电动压裂泵组、供配电系统、变频房与变频技术、高低压管汇系统、砂塔、混砂撬和仪表撬等方面列举了具体配置要求，在桴页6平台 4? 井进行了应用。在满足泵组功率储备系数1.3的条件下，功率冗余系数达1.64；电网申请容量 25000kVA 大于线路需求总计容量 24756kVA ，满足用电要求；砂塔、电动混砂撬和低压供液设备能力等也满足实际使用需求。应用结果表明，所形成的工艺技术和装备配套方案满足浅层页岩气大排量和大砂量的连续单井压裂作业要求，能提高作业效率及装备的自动化水平，实现绿色低碳开发。研究结果可为浅层页岩气大规模电动压裂应用提供借鉴。
开发应用 | 激光冲击强化对阀箱服役性能提升机理研究

开发应用 | 激光冲击强化对阀箱服役性能提升机理研究

摘要：针对油田压裂泵阀箱在高频交变载荷与腐蚀介质共同作用下易发生疲劳失效的问题，研究激光冲击强化对提升阀箱疲劳寿命与耐蚀性能的作用机理。采用数值模拟、疲劳试验、电化学腐蚀试验及显微结构观测等方法进行分析，发现激光冲击强化能在材料表层产生深层次的残余压应力，可有效抑制裂纹萌生与扩展，使疲劳寿命提高3倍以上；同时引起的晶粒细化和表层硬化，增强了材料耐磨性与抗腐蚀能力。在卤水和强酸环境中，试样击穿电位提高，自腐蚀电流密度显著降低，表现出优异的耐腐蚀性能。研究结果表明，激光冲击强化是一种高效、可控的表面改性技术，具有良好的工程应用前景。研究成果可为油气装备的长寿命设计提供理论支撑，并为工程应用中的工艺优化提供技术指导。

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专题研究 | 分流比对双溢流型气液分离器流场特性影响

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专题研究 | 浅层大位移井钻井作业机具匹配性分析

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专题研究 | 基于响应面法的楔形节流阀冲蚀速率预测

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设计计算 | 浅水采油树多工况耦合场强度分析

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设计计算 | 基于油藏数值模拟的控水工具适应性分析

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设计计算 | 钻机液压起升系统设计

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开发应用 | 低产气井可控溶解暂堵桥塞研制与应用

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开发应用 | 高强度易钻浮箍浮鞋研制及应用

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开发应用 | 浅层页岩气压裂工艺技术与全电动装备配置

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开发应用 | 激光冲击强化对阀箱服役性能提升机理研究

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