基于RFID通讯智能滑套结构设计与分析

发布时间：2018-06-30 19:53

本文选题：智能滑套 + RFID　；参考：《西南石油大学》2017年硕士论文

【摘要】：页岩气已成为我国能源发展的一个新方向,也将在我国未来能源中占据重要地位。水平井多级分段压裂技术是目前页岩气储层改造应用最广泛的方式,也是页岩气开发中占投资比重较大的环节。桥塞射孔分段压裂技术和多级投球滑套压裂技术是目前水平井多级分段压裂常用的技术,但存在工艺复杂,压裂级数受限制等缺点,难以满足压裂新工艺要求。针对国内现有压裂技术的不足,本文在广泛调研了国内外无级差滑套的研究现状基础上,设计了一种基于RFID通讯的智能滑套。该滑套以RFID技术作为通讯方式,以压裂脉冲通讯作为辅助通讯方式,以空心轴电机作为动力源,针对智能滑套中动密封和信号传输接头密封展开了详细研究。所设计的智能滑套可实现全通径、无限级数压裂,滑套开度连续可调、压裂工艺简单,克服了现有技术的不足。本文的具体研究内容包括以下几个方面:(1)本文在广泛调研了国内外无级差滑套的研究现状基础上,设计了压力脉冲控制—液压驱动式和RFID通讯控制—电机驱动式两种智能滑套,通过对两种方案进行对比,优选出RFID通讯控制—电机驱动式滑套作为优选设计方案,并对其压裂工艺流程进行了设计。(2)对弹性体密封机理进行了分析,选用了低摩擦、耐腐蚀的C形滑环密封圈作为滑套动密封用密封圈,通过实验进行了 C形滑环密封圈材料力学性能参数测试和摩擦系数测定,根据测出的参数使用有限元方法分析了密封压力、压缩率和温度等与密封性能和摩擦力的关系;在压力为0-70MPa、温度为20-120℃范围内,通过分析发现,压缩率越大密封能力越好,随着温度升高,密封圈膨胀,使得密封能力增强;在一定速度范围内,C形滑环具有内外行程摩擦力相等特点,随着温度、压缩率和密封压力的增加,摩擦力增大,且压缩率越高,温度对摩擦力的影响越大;当密封压力达到70MPa时,为保证密封的可靠性,密封圈压缩率应不低于15.6%。(3)为了实现通讯信号从高压腔室传递至常压腔室,设计了信号传输接头,对信号传输接头的密封机理进行了分析,分析了密封填充材料为橡胶和环氧树脂时信号传输接头的密封性能,通过分析发现当填充的环氧树脂与橡胶体积比为2:3时能起到良好的密封效果,并通过实验验证了信号传输接头在密封70MPa压力范围内密封和通信的可靠性。(4)开展了智能滑套结构详细设计,将智能滑套划分为天线部分、电控部分、动力部分、传动部分和滑套部分,选用丝杠螺母机构将电机旋转运转换为直线运动实现滑套启闭,并对轴承配合间隙进行了分析设计,基于动密封研究和滑套的压力工况,智能滑套中动密封用密封圈的压缩率选用15.6%,滑套在启动时所需的最大推拉力为8087N,换算成电机所需的扭矩为51.5N·m;绘制了零部件加工图,并运用三维建模进行了装配和干涉分析,完成了零部件的加工和样机的组装;通过样机室内打压实验和投球实验测试了滑套密封性能和滑套开度的可调性。
[Abstract]:The shale gas has become a new direction of our country ' s energy development , and it will occupy an important position in the future energy of our country . ( 2 ) The sealing performance and friction coefficient of C - ring seal ring were analyzed . The sealing performance and friction coefficient of C - ring seal ring were analyzed by using finite element method . ( 4 ) The intelligent sliding sleeve structure is designed in detail , and the intelligent sliding sleeve is divided into antenna part , electric control part , power part , transmission part and sliding sleeve part .
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE938

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