井控节流阀的结构优化及设计
本文关键词: 井控节流阀 参数计算 有限元分析 阀芯结构 流场分析 出处:《东北石油大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:在石油钻采开发过程中,常常要实施压井作业,给井底适当的回压来平衡地层压力,而压井作业是通过调节井控节流阀开度对井内流体产生一定的阻力,从而产生回压。因此,井控节流阀是钻井井控管汇中的关键设备,通过调节节流阀来控制井内的压力,从而防止井涌、井喷等事故的发生。本文针对井控节流阀在现场工作中泥浆通过节流口后易向壳体冲去,对阀座及侧壁造成冲击腐蚀的问题,着眼于公称通径DN52.4、设计压力70MPa的井控节流阀研究。首先通过对国内外几种井控节流阀阀芯的优缺点分析,选择楔形阀芯结构,并在其原有基础上对其进行了结构改进;其次对阀体、阀盖、阀杆、阀芯等主要零件进行了参数确定和结构优化,并进行材料选择;再次利用Ansys软件对阀体,阀盖、阀杆和阀芯分别进行了有限元分析优化,校核了其强度,保证其安全可靠;最后利用Fluent软件对井控节流阀节流口区域的流场进行了分析,得出了不同阀芯尺寸下的速度分布规律,并进行了对比分析,确定最优的阀芯结构尺寸组合,从而最大程度减轻流体对阀座侧壁的冲蚀,对控制井喷事故的发生和提高控压钻井的节流作用具有一定的指导意义。
[Abstract]:In the process of oil drilling and production development, it is often necessary to carry out well killing operation to balance formation pressure with proper backpressure at bottom hole, and well killing operation produces certain resistance to well fluid by adjusting the opening degree of well control throttle valve. Therefore, the well control throttle valve is the key equipment in the well control assembly, by adjusting the throttle valve to control the pressure in the well, thereby preventing the wellbore. This paper aims at the problem of mud flushing easily to the shell after the well control throttle valve passes through the throttle port and causes impact corrosion on the valve seat and side wall, focusing on the nominal diameter DN52.4. The well control throttle valve with design pressure of 70 MPA is studied. Firstly, by analyzing the advantages and disadvantages of several kinds of well control throttle valve core at home and abroad, the wedge-shaped valve core structure is selected, and the structure of the valve core is improved on the basis of its original structure. Secondly, the main parts, such as body, bonnet, stem, spool and so on, are determined and optimized, and the materials are selected. Thirdly, the finite element analysis and optimization of the body, cover, stem and spool are carried out by using Ansys software, and the strength of the valve is checked to ensure its safety and reliability. Finally, the flow field in the throttle region of the well control throttle valve is analyzed by Fluent software, and the velocity distribution law under different spool sizes is obtained, and a comparative analysis is carried out. In order to minimize the erosion of the side wall of the valve seat to the maximum extent, it is of certain guiding significance to control the blowout accident and to improve the throttling effect of the controlled pressure drilling.
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE921.5
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,本文编号:1480625
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