电缆投送套管切割器的研究

发布时间：2020-07-18 14:22

【摘要】：随着油气开发的进行套管各种形式的破损难以避免,为了避免井塌、卡钻等更严重事故的发生,需要及时的对套管进行切割打捞,更换新的套管。针对传统工具或多或少的缺陷,设计安全高效便于操作的井下切割工具十分重要。本文研究设计了电缆投送套管切割器,该切割器具有切割作业过程简单,作业时间短,切割质量高,精准切割,单次运行能够进行多次切割等特点。本文从驱动与传动、密封、锚定以及切割等方面进行了详细设计。针对传统锚定机构无法满足锚定要求的情况下,本文设计了两自由度滑块连杆机构进行锚定;对锚定力进行了理论计算与优化,采用了大当量摩擦系数的卡瓦结构,对卡瓦齿形以及卡瓦与套管的接触应力分布进行了有限元分析;分析了锚定机构因自由度问题所造成的运动死点与初始状态不稳定问题,针对这些问题提出了优化方案。通过对所选锯片铣刀切削过程主轴旋转运动、径向进给运动以及周向进给运动的研究对刀具的运动进行了研究计算;选择了NGWN(Ⅱ)型大减速比减速器、GW型减速器以及特殊丝杠螺母机构等一系列特殊的减速器,对特殊结构的减速器进行了基本参数设计计算。针对设计中锚定机构运动不确定的问题,本文采用ADAMS对锚定机构进行了动力学仿真,验证理论分析的正确性;采用LS-DYNA对刀具切割套管过程进行了显示动力学分析,初步分析了刀具与套管的接触应力。与现有的井下切割工具相比,该切割器具有一定的优势,推动了井下管柱切割的研究,有一定的参考价值。
【学位授予单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TE925.2
【图文】：

水力,套管切割,锚定装置,井下管柱

图 1.2 水力套管切割器Fig. 1.2 Hydraulic casing cutter通用石油天然气公司研制了一种井下电动套管切割工具（Downhole Elecutting Tool ，DECT）用于井下管柱切割。如图 1.3 所示，该切割器主要由锚分、切割部分、电机电控部分组成。DECT 精密控制切割过程，保证了高水平割质量。切割完成后很容易就能够完成废弃套管分段打捞清理[12]。整个工具笔记本电脑和地面控制面板控制，一旦下放到指定地点锚定装置启动锚定，切割头开始切割。整个过程监控切割速度，通过井下麦克风实时响应检测切否完成，精确完成切割而不损害相邻管道[13]。

磨料射流,切割器

1）外筒 2）高压防砂机构 3）高压密封 4）中心轴 5）速度控制机构6）轴承 7）外筒压盖 8）切割头图 1.5 磨料射流切割器Fig. 1.5 Abrasive jet cutter西北油田宋德军等研制了 ND-J 型机械内割刀，该机械切割器主要由摩擦扶分、锚定部分和切削部分组成。该切割工具通过在指定位置打开卡瓦完成锚定放中心轴打开三把切刀，旋转钻柱完成切割[18]。机械内切割器的结构如图示。

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第1 章绪论长江大学陈新欣等在研究了传统切割方式的缺陷之后设计了连续油管液压切割器。当设备投送到指定位置之后地面泵站工作，锚定液压缸推动锚定卡瓦工作，当锚定完成后继续增大泵压，丝堵失效，螺杆马达工作，推刀块驱动刀具伸出进给完成切割。通过液压驱动切割能够实现对进给量、切割速度的控制，成功率高，不需要通过转盘旋转驱动刀具切割[19]。青海油田井下作业公司符灵韬等也设计了相关的产品，并且在跃Ⅱ6-20 井中取得了应用[20]。该工具示意图如图 1.7 所示。

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