减摩降扭工具性能实验研究及结构优化设计

发布时间：2020-03-26 20:06

【摘要】：油气田开发过程中,尤其在大位移井钻采过程中,随着井身结构越来越复杂,管柱在井筒内作业时高摩阻、高扭矩问题十分突出。在钻井和下套管等管柱下入作业中,摩阻的影响愈加显著,导致管柱强度降低;压裂施工过程中,带裸眼封隔器压裂管柱下入困难,易发生砂堵。使用轴向振动减阻工具时,钻具组合会产生小幅度的倒退,降低了钻进效率。针对以上问题,本文在综合分析国内外钻井工程领域在减摩降扭方面的研究成果之后,最终采用直接有效的机械减摩降扭方法,即在井下使用减摩降扭工具。通过资料查找及调研,了解目前可被使用的减摩降扭工具种类和数量有限,且使用过程中存在一些不足之处。本文首先对减摩降扭工具进行结构设计,设计了钻杆减磨接头、管柱减摩减扭器、疏砂封隔器及轴向振动爬行器四种工具;设计并搭建了一种油气井管柱减摩降扭工具性能实验装置。对3D打印工具模型进行性能实验;根据旋转钻进和管柱下放等不同工况对工具进行性能测试,同时模拟减摩降扭工具对于不同井下条件的适应情况。通过对四种工具进行性能实验研究。实验结果可知:在相同模拟实验条件下,通过对测量的扭矩实验数据进行扭矩最大波动幅值及均值分析,确定钻杆减磨接头较为理想的椭圆长短半径比为1.0625;确定管柱减摩减扭器椭圆外轮廓长短半径比1.1时扭矩值最小,减扭效果最佳;验证了带有疏砂槽的封隔器具有明显的疏砂减阻效果,实验室条件下,疏砂槽个数为6的封隔器在下方过程中摩阻力最小;对轴向振动爬行器实验现象进行观察,证明其结构可行性及防逆行效果显著。
【图文】：

图 2-1 钻杆减磨接头照设计思路，将公扣接头与母扣接头的减磨带截面外圆设计成椭圆形的短半径和常规钻杆接头一致，椭圆形的长半径稍长一些。工具在使杆在旋转钻进工况下产生小幅度的径向振动，使得钻杆与井壁之间的，从而减少摩擦阻力。该工具整体结构简单。管柱减摩减扭器 设计思路油气田开发中，尤其大位移井钻井过程中，，随着井身结构愈加复杂，管等管柱下入作业中，管柱将承受较大的摩擦阻力，从而导致上提下大，钻井过程中钻压传递困难；钻柱摩擦力矩大，不仅降低了机械钻矩传递的更加困难；而且扭矩过大将导致管柱出现断裂。为解决以上一种能减小管柱与井壁/套管间摩擦阻力和扭矩的工具。

尤其大位移井钻井过程中，随着井身结构入作业中，管柱将承受较大的摩擦阻力，从而程中钻压传递困难；钻柱摩擦力矩大，不仅降加困难；而且扭矩过大将导致管柱出现断裂。管柱与井壁/套管间摩擦阻力和扭矩的工具。点少管柱与井壁的接触摩擦，外轮廓结构主要采减少管柱与井壁之间的接触时间，从而进一步旋式流道时，产生旋流，有效地提高了携岩能减摩减扭器三维装配图如图 2-2 所示，各组成部
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE92

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 林宜超,陈朝旭,张九仪;发动机减摩剂抗磨作用的电子探针分析[J];固体润滑;1988年01期

2 高大德;;8510减摩节能剂[J];精细化工信息;1988年10期

3 马春泉;浅谈减摩材料的特性及应用[J];煤矿自动化;1989年04期

4 胡章润;毛宏萍;郑显才;何浩;钟圣韬;古良鸿;彭娅;;减摩耐磨超高分子量聚乙烯改性研究进展[J];工程塑料应用;2017年12期

5 李孔兴;;《粉末冶金复合减摩材料》评介[J];粉末冶金技术;1985年01期

6 许金山;;内燃机油用有机钼减摩剂的研究进展[J];科技致富向导;2014年06期

7 李银发;节能减摩剂及其对一些使用问题的看法[J];石油商技;1998年02期

8 张卫红;二硫化钼减摩胶试验研究[J];中国钼业;2002年02期

9 叶红;武志强;;内燃机油用减摩剂及其复配规律[J];润滑与密封;2005年06期

10 林宜超;节能减摩剂在工程机械上的应用[J];工程机械;1996年01期

相关会议论文 前10条

1 罗新民;陈国需;董浚修;;一种硼型减摩剂的性能和作用机理研究[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集（下册）[C];1992年

2 桑可正;金志浩;刘林;;一种新型减摩复合陶瓷的研究[A];第七届全国摩擦学大会会议论文集（一）[C];2002年

3 左光汉;夏兰舫;焦明华;张炜德;桂长林;;改性环氧减摩复合材料的摩擦学特性研究[A];摩擦学第四届全国学术交流会论文集（第三册）[C];1987年

4 姚俊兵;Gaston Aguilar;Steven G.Donnelly;;几种高性能润滑油添加剂的抗磨、减摩和抗氧化性能研究[A];中国汽车工程学会燃料与润滑油分会第13届年会论文集[C];2008年

5 陈大鹏;余波;;减摩节能剂摩擦系数测定方法的研究[A];第五届全国摩擦学学术会议论文集（下册）[C];1992年

6 池俊成;乔玉林;于军;刘国夫;夏玉民;江喜双;马世宁;史佩京;徐滨士;;含纳米材料的减摩修复添加剂的加速强化发动机台架试验[A];第七届全国摩擦学大会会议论文集（一）[C];2002年

7 倪东惠;张宝霞;郑伟;谭文昌;李元元;;复压复烧对烧结减摩Cu-Ti_3SiC_2导电材料性能的影响[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

8 顾卡丽;李仕忠;韦习成;李健;;销盘式油品摩擦特性测定方法[A];第六届全国摩擦学学术会议论文集（下册）[C];1997年

9 崔影;蒋雪江;;起重钢丝绳的微动疲劳及防护措施[A];2015金属制品行业技术信息交流会论文集[C];2015年

10 周铁英;刘勇;袁世明;姜开利;;声悬浮对超声振动减摩的影响[A];中国声学学会2002年全国声学学术会议论文集[C];2002年

相关重要报纸文章 前3条

1 本报记者 宋阳;机械减摩节能空间不小[N];中国经济导报;2010年

2 记者 杨纯;利用减摩修复技术可节能降耗[N];科技日报;2010年

3 彭新;大连三环建设复合材料新基地[N];中国高新技术产业导报;2003年

相关博士学位论文 前3条

1 黄仁和;新型NanoG/BMI减摩复合材料的制备、结构及性能研究[D];山东科技大学;2006年

2 高焓;弹性密封振动减摩特性及其在气缸中的应用研究[D];哈尔滨工业大学;2017年

3 王怀志;铝青铜减摩粉体涂层及摩擦磨损性能[D];兰州理工大学;2010年

相关硕士学位论文 前10条

1 任文明;减摩降扭工具性能实验研究及结构优化设计[D];燕山大学;2018年

2 黄钜斌;食肉植物猪笼草的减摩机理研究及仿生制备[D];吉林大学;2018年

3 姜中舰;振动减摩器对连续管力学性能的影响研究[D];西南石油大学;2013年

4 古忠涛;PPS基减摩复合材料的研究[D];西华大学;2006年

5 罗显尧;孤岛地区水平井摩阻分析与减摩技术研究[D];中国石油大学;2010年

6 丁幸波;深部煤岩物理模拟系统与边界减摩设计方法的研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

7 龚文化;聚合物基减摩耐磨复合材料研究[D];武汉理工大学;2004年

8 姚卓晨;超声减摩机理及转子系统摩擦抑制应用研究[D];东北大学;2014年

9 李美玲;树脂基复合材料的减摩耐磨性能及其有限元模拟研究[D];东北石油大学;2017年

10 张毅;水力脉冲振荡减摩特性数值模拟与实验研究[D];中国石油大学(北京);2016年

本文编号：2601903