140MPa超高压金属密封采油(气)井口装置设计.pdfVIP

2013 年全国天然气学术年会 140MPa 超高压金属密封采油 （气）井口装置设计 郑 泳 （中国石 宝鸡石 机械公司广汉钻采设备厂） 摘要:采油 （气）井口装置是控制油气井生产的重要设备，是每口井完钻后必备的永久性 装置。主要用于控制自喷井的压力和调节油气井的流量，也可作为酸化压裂、测试和注水 等特殊作业。 四川盆地主要为碳酸盐岩裂缝性油气藏,其地质复杂性决定了钻井工程的高风险，表 现为多产层、多压力系统、高含硫、埋藏深等特点。同时也为适应天然气快速发展的需要， 天然气装备制造能尽快实现产业转型升级，因此急需配置一批超高压井口装置。为了使井 口装置更加配套合理、完善,我们研究设计了140MPa超高压金属密封采油 （气）井口装置。 其产品型号为: KQ2 9/16”—20000psi。 随着勘探领域的不断拓展,其它油田也有超高压气藏获得发现,如塔里木气田等。这必 将促使对140MPa井口装置的需求越来越大,所以该产品必将有着广阔的市场空间。 1 140MPa 超高压井口装置设计 140MPa 井口装置的设计主要包括平行闸 与节流 的设计、油管头四通有限元分析 计算、油管头组件金属密封的设计。如图1。 关键词：140MPa 金属密封 井口装置 设计 作者简介：郑泳 （1983—），工程师，毕业于长江大学机械设计制造及其自动化专业， 诸多石油核心杂志上发表学术 论文，现 事石油钻采设备科研工作。电话：251023 （油网）（手机）E-mail：z126.com 地址：（618300）四川省广汉市中山大道南二段钻采设备厂产品研究所 181 2013 年全国天然气学术年会 2 1 3 4 5 图1 1—节流 ； 2—平板 ； 3—油管悬挂 ； 4—顶丝； 5—油管头四通 1.1 PFF65-140 法兰式平行闸阀的设计 产品特点 1. 产品设计、制造和检验符合美国石油学会API Spec 6A 《井口装置和采油树设备规范》； 2. 承压件选用优质合金结构钢及优质不锈钢锻造而成，并采用特殊热处理工艺技术，具 有良好的力学性能； 3. 闸 结构设计简洁，操作方便，密封可靠，使用寿命长； 4. 板、 座采用助紧式浮动弹性密封结构，保证低、高压下维持良好的密封性能； 5. 板、 座表面通过特殊工艺喷焊特种合金粉末，具备良好的耐磨性和抗腐蚀能力； 6. （尾）杆密封采用新型密封结构，选用重载推力球轴承，具有密封性能好、开关力 小的特点； 7. 轴承座上设有润滑轴承的油嘴，便于现场加注润滑脂； 8. 采用助力机构，操作方便、省力。 1.2 JLKL65-140 笼套式节流阀的设计 节流 是采油气井口装置中的关键设备。 流量一定的情况下,通过调节节流 的开 度来控制节流 两端的压差, 而给井底一定的回压来平衡井底地层压力,防止井涌、井喷 等事故的发生。 182 2013 年全国天然气学术年会 笼套式节流 以“水压能量消耗”的原理，结合空气动力学及有限元分析的方法,利 用 杆 开孔的笼套中间移动产生不同的过流面积，来达到控制流量和压力。高压流体 节流 入口进入 体和笼套之间的环形空间，改变流体方向，相互撞击进入笼套的中心， 这样就消耗了流体的自身能量，使得流体的破坏能量得到消耗并由此而减少了流体对节流 （油嘴）内部及下游部件的冲蚀和噪音，达到最佳使用效果。 1.3 油管头四通的设计 油管头四通选用35CrMo 材料，经调质处理后，其力学性能参数如表1：