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组合式钻井装置的方案设计与参数优化

发布时间:2018-07-07 15:48

  本文选题:钻井 + 爬行器 ; 参考:《西安理工大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着勘探开发需求的持续增加,钻井工作量大幅度上升。目前钻井方式主要为转盘带动钻杆的旋转钻井方法,这种方法具有较大不足。一方面,钻杆振动会大大减少井下钻具的寿命;另一方面,钻杆跨度太长造成能量损耗太大,作业效率较低。本文提出使用组合钻井装置钻井的方案,并对其进行参数优化。主要研究内容如下:组合钻井装置由爬行器、井下动力钻具、防失速工具和钻头四大部分组成。通过研究各个部分的结构形式与工作特性,结合井下钻进的特点,最终确定出合理的结构方案:爬行器选择由钻井液驱动的WWT型爬行器;井下动力钻具选择适合低钻压、大扭矩的螺杆钻具;钻头使用PDC钻头;并且设计了防失速短节。针对所确定的组合钻井装置的结构方案,进行了四大组成部分三维模型的建立。包括各个部分的零件模型、装配体模型的建立以及组合钻井装置的总装配体模型的建立。对防失速工具进行了运动仿真,验证了结构方案的合理性与可行性。通过参考钻具标准连接螺纹,设计出连接件的结构。分别使用数值方法、ANSYS有限元分析软件对连接螺纹进行了螺纹牙受载分析与结构静力学分析。通过对连接螺纹结构中应力分散槽的圆角半径进行优化,得到了最优圆角半径,优化后连接螺纹处的应力集中现象得到了很好的改善。对组合钻井装置钻进水力参数进行优化。在传统的水力参数优化的基础上,考虑了螺杆钻具的压降和循环压耗,确定了适合组合钻井装置钻井的钻进水力参数优化方法。通过对具体钻井实例进行优化设计,验证了钻进水力参数优化方法的正确性。本文为爬行器应用于钻井的进一步研究做了有效工作,并且为组合钻井装置钻井的钻进水力参数优化研究提供了一定的依据。
[Abstract]:With the continuous increase of the demand for exploration and development, the drilling workload has increased by a large margin. At present, the main drilling method is rotary drilling, which is driven by rotary disc. On the one hand, the vibration of drill pipe can greatly reduce the life of drilling tool, on the other hand, too long span of drill pipe causes too much energy loss and low working efficiency. This paper presents a scheme of drilling with combined drilling unit and optimizes its parameters. The main research contents are as follows: the combined drilling device consists of four parts: crawler, downhole power drilling tool, stall control tool and drill bit. By studying the structure form and working characteristics of each part and combining the characteristics of downhole drilling, the reasonable structure scheme is finally determined: the crawler selects WWT crawler driven by drilling fluid, the downhole power drilling tool is suitable for low drilling pressure, High torque screw drilling tool; bit using PDC bit; and designed stall-proof short section. According to the structural scheme of the combined drilling equipment, the three-dimensional model of four components is established. It includes parts model, assembly model and assembly model of combined drilling equipment. The motion simulation of the stall prevention tool is carried out to verify the rationality and feasibility of the structural scheme. The structure of the joint is designed by referring to the standard thread of the drill tool. The numerical method and ANSYS finite element analysis software are used to analyze the thread tooth load and structure statics respectively. By optimizing the radius of the circular corner of the stress dispersion groove in the connection thread structure, the optimum radius of the circular corner is obtained, and the stress concentration phenomenon at the connection thread is improved very well after the optimization. The hydraulic parameters of combined drilling unit are optimized. On the basis of traditional hydraulic parameter optimization, considering the pressure drop and circulating pressure consumption of screw drilling tool, the drilling hydraulic parameter optimization method suitable for combined drilling unit is determined. The optimization method of drilling hydraulic parameters is verified by the optimization design of drilling examples. This paper provides an effective basis for further research on the application of crawler in drilling, and provides a certain basis for the optimization of drilling hydraulic parameters of combined drilling units.
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE92

【参考文献】

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本文编号:2105448

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