氮气钻完井两用多功能筛管研究

发布时间：2017-03-21 04:11

  本文关键词：氮气钻完井两用多功能筛管研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：目前,随着钻井技术的发展,即深井、超深井、水平井等的发展,对钻柱强度、质量要求越来越高,完井作业难度也越来越大,承担的风险也越来越高。针对新疆塔里木氮气超深井,如果在钻井后,取出钻柱再下入完井管柱进行完井,势必会增加更多和更大的风险,隐蔽性的安全隐患更多。更重要的是在氮气钻井的起钻过程中引起钻具折断落井、卡钻等事故时有发生,一旦出现这些事故,必须实施打捞作业,由于断裂不规整,处理成本较高,如果遇到高含硫化氢气层,可能发生井喷失控、硫化氢中毒事故,这样不仅会造成人员伤亡事故,还会带来重大的经济损失。基于以上背景,为了更好的实施迪北区块氮气钻井,特别是完善氮气钻完井管柱,本文提出并设计了一种氮气钻完井专用多功能筛管工具。针对深井和超深井的氮气钻完井作业,该工具在普通钻进时可作为钻杆使用,钻开油气层后作为采气筛管使用,可以省掉常规的起钻后再完井的重复性操作,大量缩短钻井和完井周期,减少各种可能的事故,同时节约大量的完井成本。本文主要研究成果如下：(1)本文先后设计提出了五种多功能筛管的结构设计方案,包括筛管本体的布孔方式,内筛管的割缝形式,并通过Solidworks三维软件对多功能筛管进行建模。(2)根据提出的5种多功能筛管工具结构设计方案,针对塔里木油田氮气钻井实际工况进行分析,最终确定了多功能筛管工具结构设计方案。对多功能筛管从钻井到完井整个过程做了详细的描述,并用Solidworks软件对多功能筛管运动过程进行了计算机仿真模拟。并对剪切销钉强度进行了计算和校核,确定销钉被剪断的能力,从而实现多功能筛管的功能。(3)根据筛孔螺旋布孔结构设计原则确定筛管本体布孔的方式,通过有限元软件分析不同孔眼的大小的参数,确定不同孔径下多功能筛管的强度以及不同孔径下销钉孔段的应力强度分布大小(4)试制加工出氮气钻完井两用多功能筛管工具,并进行了其地面剪切销钉实验,验证了多功能筛管工具的可行性。
【关键词】：氮气钻井 筛管完井 多功能筛管 有限元分析 实验研究
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE257
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 引言9
• 1.2 国内外发展现状9-15
• 1.2.1 筛管防砂现状9-10
• 1.2.2 双层预填充筛管研究现状10-11
• 1.2.3 可膨胀筛管研究现状11-13
• 1.2.4 筛管冲蚀研究现状13
• 1.2.5 筛管腐蚀研究现状13-14
• 1.2.6 割缝筛管研究现状14-15
• 1.3 本文研究问题的提出15
• 1.4 本文研究的主要内容15-16
• 1.5 本文的研究思路16-17
• 第2章 多功能筛管工具设计方案17-36
• 2.1 多功能筛管设计方案一17-21
• 2.1.1 基本结构17-20
• 2.1.2 设计思路20-21
• 2.2 多功能筛管设计方案二21-24
• 2.2.1 基本结构21-23
• 2.2.2 设计思路23-24
• 2.3 多功能筛管设计方案三24-27
• 2.3.1 基本结构24-26
• 2.3.2 设计思路26-27
• 2.4 多功能筛管设计方案四27-32
• 2.4.1 基本结构27-31
• 2.4.2 设计思路31-32
• 2.5 多功能筛管设计方案五32-35
• 2.5.1 基本结构32-34
• 2.5.2 设计思路34-35
• 2.6 多功能筛管方案分析35
• 2.7 本章小结35-36
• 第3章 氮气钻井多功能筛管工具结构设计36-43
• 3.1 多功能筛管主要结构36-38
• 3.1.1 筛管本体结构37
• 3.1.2 内筛管结构37-38
• 3.1.3 球座结构38
• 3.2 工作原理与强度计算38-42
• 3.2.1 工作原理38-40
• 3.2.2 剪切销钉强度计算40-42
• 3.3 本章小结42-43
• 第4章 多功能筛管有限元力学分析及材料选用43-63
• 4.1 筛管本体布孔方式43-45
• 4.2 筛孔段有限元强度分析45-49
• 4.3 销钉孔段有限元力学强度分析49-53
• 4.4 筛管本体材料选型53-57
• 4.4.1 筛管本体材料选型53
• 4.4.2 硬度测试结果53-54
• 4.4.3 金相分析54-57
• 4.5 拉伸力学性能测试57-60
• 4.5.1 拉伸力学性能测试结果57-58
• 4.5.2 拉伸实验应力应变曲线图58-60
• 4.6 示波冲击测试实验60-61
• 4.6.1 示波冲击实验结果60
• 4.6.2 示波冲击曲线图60-61
• 4.7 提高筛管抗疲劳强度的措施61-62
• 4.8 本章小结62-63
• 第5章 多功能筛管工具地面实物实验研究63-69
• 5.1 实验原理63
• 5.2 试验步骤63-66
• 5.3 实验结果66-68
• 5.4 本章小结68-69
• 第6章 结论及建议69-71
• 6.1 本文的主要结论69-70
• 6.2 建议70-71
• 致谢71-72
• 参考文献72-77
• 附录77-84

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