水平井套管损坏修复整形装置的研发
本文选题:水平井 + PLC-液压控制系统 ; 参考:《东北石油大学》2017年硕士论文
【摘要】:水平井以其独特的优势目前被国内外广泛应用。但目前水平井套损率逐年增多,套管损坏问题日益严重,因此为了保证套损井的正常工作和油田的稳产增产,对套管开展整形修复工作。水平井的套损修复与直井的修复有很大的不同,首先整形工具进入井内整形不居中,整形过程易发生偏磨。其次水平井井眼曲率过大,整形工具上提和下放困难,纵向冲胀难度大。如何设计一套方便可用的水平井套损修复装置,是目前油田急需解决的问题。本文设计了一套水平井套损修复—打通道装置,该装置由锚定装置、液压缸、胀管头和PLC-液压控制系统等部分组成。首先,为保证装置整形过程中稳定并处于居中位置设计了锚定装置。其次,通过受力分析、材料选择以及对串联液压缸的壁厚、直径等重要参数的确定,对装置中的重要部件胀管头和液压缸进行了结构设计,并通过有限元分析和动力学仿真对其进行了强度校核,使其满足设计要求。设计过程中,针对目前油田水平井整形后遇卡装置无法取出的问题,在控制系统中,设计了多级液压缸换向回路系统,该系统可以保证整形装置在套损管修复后,整形装置可以自动顺利抵从套管的修复部位中抽出,免去了以往套损管整形装置整形完后通过地面拖动油管取出整形装置的麻烦。最后,为了保证设计中的多级液压缸换向回路系统的可靠性,将液压缸按照设计加工出样品,在实验室中进行了实验,试验结果表明,该系统效果良好,满足设计要求。该装置与以往水平井套损修复装置相比,实现了整套装置的电气控制,将套管修复与打通装置收回由PLC-液压控制系统在井下依次完成,实现自动化。目前,该装置中的多级液压缸换向回路的换向实验在实验室取得了圆满的结果,这为后续的套损管的修复实验的成功奠定了坚实的基础。
[Abstract]:Horizontal wells are widely used at home and abroad with their unique advantages. However, the casing damage rate of horizontal wells is increasing year by year, and the casing damage problem is becoming more and more serious. Therefore, in order to ensure the normal operation of casing damage wells and the stable production and production increase of oil fields, the casing plastic repair is carried out. The casing damage repair of horizontal well is different from that of vertical well. Secondly, the horizontal borehole curvature is too large, the plastic tools are difficult to lift and down, and the longitudinal flushing is difficult. How to design a convenient and usable casing repair device for horizontal wells is an urgent problem to be solved in oil fields at present. In this paper, a set of horizontal well casing damage repairing and drilling device is designed, which is composed of anchoring device, hydraulic cylinder, expansion pipe head and PLC- hydraulic control system. Firstly, the anchoring device is designed to ensure the stability and center position of the device. Secondly, through the force analysis, material selection and the determination of the wall thickness and diameter of the hydraulic cylinder in series, the structural design of the expansion pipe head and the hydraulic cylinder, which is the important component of the device, is carried out. The strength was checked by finite element analysis and dynamic simulation to meet the design requirements. In the design process, aiming at the problem that the clamping device can not be taken out after shaping the horizontal well in the oil field at present, a multi-stage hydraulic cylinder reversing loop system is designed in the control system, which can ensure that the shaping device can be repaired after the casing damage pipe is repaired. The shaping device can be automatically pulled out from the repair part of the casing, which eliminates the trouble of removing the plastic device by dragging the oil pipe on the ground after the plastic operation of the casing damage plastic device is finished. Finally, in order to ensure the reliability of the multi-stage hydraulic cylinder reversing loop system in the design, the hydraulic cylinder is processed according to the design and the experiment is carried out in the laboratory. The experimental results show that the system has good effect and meets the design requirements. Compared with the former casing damage repair device, this device realizes the electrical control of the whole device. The casing repair and break through device is recovered by the PLC- hydraulic control system in the downhole in turn, and the automation is realized. At present, the commutation experiment of multistage hydraulic cylinder in this device has obtained satisfactory results in the laboratory, which lays a solid foundation for the success of the subsequent repair experiment of casing damaged pipe.
【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】:TE931.2
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本文编号:1944612
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