井下钻井液抽排样装置的液压系统设计

发布时间：2017-06-16 17:05

  本文关键词：井下钻井液抽排样装置的液压系统设计，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在油气勘探开发活动中,发现和评价油气层至关重要。传统的钻井液气体检测技术通过检测钻井液携带的油气,达到获知井下信息的目的,由于它是对从井下返回到地面后的钻井液进行处理和检测,存在油气信息滞后、油气定量分析困难等问题。因此,国内外油田服务公司纷纷开展井下钻井液气体检测技术的相关研究,目标是研制出随钻气体测试器,可以在数千米的井下快速确定油气的存在和油气的类型。为了在井下检测到油气信息,仪器需要将井筒中的钻井液抽至其内部的检测系统,并且在气体检测结束后,再将钻井液排出至井筒。因此,在井下狭小的空间内和恶劣的环境条件下,设计一种具有抽排样功能的装置具有重要的意义与工程应用背景。本文首先分析了国内外关于井下钻井液抽排样技术的研究与应用现状,介绍了井下钻井液抽排样装置的技术指标和功能要求,根据装置径向尺寸受限而轴向尺寸无特殊限制的特点,提出了总体结构布局方案,计算并校核了外筒与耐压筒的结构参数,采用了模块化设计思想,将抽排样装置分为多个模块。然后,分析了井下环境对抽排样装置的影响,针对井筒压力大、密封困难、重要零件不抗压等关键问题,提出了将压力补偿原理应用于密闭式井下液压系统的方案。研究了压力补偿过程的不同补偿状态,计算了压力补偿容积,完成了活塞式压力补偿装置的结构设计。其次,研究了井下液压系统的抽排样实现方案,完成了液压系统的主要参数设计。针对井下温度高、空间狭小、腐蚀性强等特点,对系统中主要元件进行了合理选型,并对组成系统的主要模块的结构进行了集成化设计。最后,应用AMESim、Matlab/Simulink软件,建立了井下液压系统的仿真模型,对系统进行了抽样、降压和排样功能仿真。开展了液压系统实验,以进一步验证井下液压系统的设计是否合理。
【关键词】：钻井液 抽排样装置 高温高压环境 井下压力补偿 井下钻井液检测 井下液压系统 仿真
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE92;TH137
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 1 绪论10-18
• 1.1 论文研究的背景与意义10-11
• 1.2 井下抽排样技术的发展与研究现状11-16
• 1.2.1 国外关于井下抽排样技术的发展与研究现状11-15
• 1.2.2 国内关于井下抽排样技术的发展与研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-18
• 2 井下钻井液抽排样装置总体方案设计18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 井下钻井液抽排样装置的技术要求18-20
• 2.2.1 井下钻井液抽排样装置的技术参数18
• 2.2.2 井下钻井液抽排样装置的功能要求18-20
• 2.3 井下钻井液抽排样装置总体结构设计20-25
• 2.3.1 总体结构布局形式20-22
• 2.3.2 外筒与耐压筒设计22-25
• 2.4 井下钻井液抽排样装置模块化设计25-27
• 2.5 本章小结27-28
• 3 井下液压系统的压力补偿原理与设计28-41
• 3.1 引言28
• 3.2 井下环境对抽排样装置的影响28-30
• 3.2.1 井下环境对液压系统工作压力的影响28-30
• 3.2.2 井下环境对材料强度、密封的影响30
• 3.2.3 抽排样装置采用压力补偿的必要性30
• 3.3 井下液压系统的压力补偿研究30-34
• 3.3.1 井下压力补偿方式30-31
• 3.3.2 井下液压系统的压力补偿原理31-33
• 3.3.3 井下液压系统的压力补偿状态33-34
• 3.4 井下压力补偿装置设计34-40
• 3.4.1 井下压力补偿装置的补偿容积计算34-36
• 3.4.2 井下压力补偿装置结构设计36-39
• 3.4.3 井下压力补偿装置参数计算39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 4 井下液压系统抽排样工作原理与关键模块设计41-55
• 4.1 引言41
• 4.2 井下液压系统抽排样工作原理41-45
• 4.3 井下液压系统参数计算45-50
• 4.3.1 组合液压缸结构设计45-47
• 4.3.2 液压系统主要参数计算47-50
• 4.4 井下液压系统关键模块设计50-54
• 4.4.1 液压动力模块的设计50-52
• 4.4.2 液压控制模块的设计52-53
• 4.4.3 抽排样模块的设计53-54
• 4.5 本章小结54-55
• 5 井下液压系统抽排样流程仿真与实验研究55-64
• 5.1 引言55
• 5.2 井下液压系统抽排样流程仿真55-61
• 5.2.1 井下液压系统联合仿真55-56
• 5.2.2 井下液压系统物理模型和控制模型的建立56-58
• 5.2.3 液压系统仿真结果分析58-61
• 5.3 液压系统原理性验证实验61-63
• 5.4 本章小结63-64
• 6 结论64-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 作者在读期间发表的学术论文及参加的科研项目71

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