智能井井下流量控制器参数化设计及分析

发布时间：2020-10-29 17:34

　　 当今世界能源问题日益凸显,原油资源逐渐减少,许多油藏开发目标已经开始转向深海、滩海以及沙漠等开采难度很大的复杂地区,这对原油资源的产量和成本都造成了很大影响,这些环境及技术问题都对进一步提高油气采收率提出了迫切要求。常规的完井工艺经常伴随着大量的修井、堵水作业,使得开采成本增加。智能完井系统可以减少修井作业,并且可以实现对油井的实时检测和远程控制,实现油井的多层合采,可以有效的提高采收率。智能完井系统的核心就是井下流量控制系统,在智能开采领域,相比于外国先进的技术,国内尚未出现相对成熟的装备。本文提出了一种可以实现远程控制的井下流量控制系统以及一种能够实现多档位节流的流量控制阀的方案。本文首先对井下流量控制器的工作环境以及流场特性进行了分析,设计了一种由液压控制的流量控制阀,针对井下的工作环境,对流量控制阀的结构强度进行了有限元分析,并重点对流量控制阀的密封结构进行了分析,通过对密封结构的比较、优化,得到了最终的密封结构。设计了一种与流量控制阀相配合的流量控制系统,流量控制系统由多个模块组成,分别完成层位信息解码和阀门开度的选择,整个系统由三条液压管线控制,最多可以实现对六个层位以及四个档位的控制。模拟流量控制器的工作环境,对整个流量控制器进行了流场分析,包括不同压差以及不同节流面积下的流量分析,多相流分析等,并最终确定了流量控制器节流孔的结构和节流面积,同时针对整个结构进行了流固耦合分析,确保结构强度能够满足要求,保证流量控制阀在井下高温高压环境下仍能正常工作。针对流量控制器的金属密封结构,设计了一套金属密封实验装置,实验台架主要由压力容器、液压控制系统和电子控制系统三部分组成,可以对70MPa压力,150℃温度下对密封装置进行测试,检验其密封能力。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE938
【部分图文】：

■■■■■■■Ｉ?汸？！??ａＢｉ??、ｆ＊：；ｒｗ?ｍｉｒｙ?Ｍ?路抵％ａａ．－ｊ？糾挪?ｙ的抱ａｅｔ??Ｒ｜?帽狀？：抒?ｍｍ?－５｜????＜／?．．－巴卜—＾??图ｌ－ｉ智能井的控制??主要包括：??息收集传感系统：主要由安装在井下的一系列永久、流量、温度等类型的传感器；??量控制系统：井下流量控制系统可以对各个产层的流的关键装备。井下流量控制系统的控制方式主要包合驱动三种方式，每个产层的流量控制器由封隔器进据传输系统：是连接井下信息收集系统与地面信息收集的信号通过永久电缆将信息传输到地面系统；??据分析和反馈系统：包括计算机和专用的数据分析到地面的信息进行收集和存储，再由专门的数据分智能井系统进行控制，优化生产。??

贝克石油工具公司的最典型的流量控制系统是ＩｎＣｈａｒｇｅ系统，该系统采用了全电控??制，其优势在于可以只使用单根控制线进行远程控制，简化了整个系统的结构，最多可??以控制１２个层段，适用于水平井、垂直井和斜井［１（）］。??现在世界上主要的流量控制系统如表１－１所示：??表１－１流量控制系统性能参数??控制系统?系统公司?控制方式￣控制层数￣控制管线￣节流状态??Ｄｉｇｉｔａｌ?Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ?ＷｅｌｌＤｙｎａｍｉｃｓ?液压?最多?６?层?３?条?打开／关闭??Ｄｉｒｅｃｔ?Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ?ＷｅｌｌＤｙｎａｍｉｃｓ?液压?多个层段?层数＋１?１５个档位??Ｍｉｎｉ?Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ?ＷｅｌｌＤｙｎａｍｉｃｓ?液压?多个层段每层一条打开／关闭??Ａｃｃｕ－Ｐｕｌｓ?ＷｅｌｌＤｙｎａｍｉｃｓ?液压?１?层?２?条?１１?个档位??ＳＣＲＡＭＳ?ＷｅｌｌＤｙｎａｍｉｃｓ?电－液?多层?２?条?１００?档位??ＩｎＦｏｒｃｅ?贝克公司?液压?３层?６条?８个档位??ＩｎＣｈａｒｇｅ?贝克公司?电力?１２层?１条?无级调节??ＴＲＦＣ－Ｅ?斯伦贝谢?电力?１层?１条?１１个档位??ＴＲＦＣ－ＨＮ－ＡＰ?斯伦贝谢?液压?多层?２条?１１个档位??

－，－－可回收式流量控制阀，ＷＲＦＣ－Ｈ钢丝可回收式流量控制阀等。??流量控制阀的工作原理就是通过改变控制器的节流面积来实现控制流量的目的，现??阶段绝大部分的流量控制器都是采用液压动力驱动，少部分采用电力驱动或者是电力－??液压混合驱动，若要采用电力驱动的方式，则必须要在流量控制器上安装电力驱动装置??和永久性传感器，这种装置的研究和制造标准非常高，必须要在井下极其恶劣的工作环??境下保证电子元件和传感器的可靠性和寿命［１１］。??ＷｅｌｌＤｙｎａｍｉｃｓ公司的井下流量控制器主要包括以下几种：??（１?）?ＨＳ－ＩＣＶ系列井下流量控制器??该系列流量控制器有两种型号，第一种结构只能实现全开和全关两个档位的节流状??态；改进后的结构除了可以实现开和关两个状态，又添加了中间节流状态，ＨＳ－ＩＣＶ系??列井下流量控制器与ＷｅｌｌＤｙｎａｍｉｃｓ的液压控制系统和电力控制系统配合使用，阀上安??装有电缆线和传感器。??在第一代ＨＳ－ＩＣＶ结构中，使用了两种密封方案，金属密封方案采用了蝶形弹簧配??合端面密封的密封方式，而在过流套筒与阀体之间则使用了热塑料密封［１２］，最高可以实??现对ｌＯＯＭＰａ的压力进行密封；在改进型中的ＨＳ－ＩＣＶ结构中加入了位移传感器，并且??在金属密封面上使用了碳化钨材料，这大大提高了密封结构的抗磨损和抗腐蚀性的能力。??
【参考文献】

相关期刊论文 前10条

1 贾礼霆;何东升;卢玲玲;杨雄;安伦;杨杰;;流量控制阀在智能完井中的应用分析[J];机械研究与应用;2015年01期

2 王金龙;张宁生;汪跃龙;张冰;;智能井系统设计研究[J];西安石油大学学报(自然科学版);2015年01期

3 吴欢欢;梁晓瑜;邓智强;;含砂石油对管道冲蚀的CFD模拟[J];石油机械;2014年03期

4 陈曙光;;智能完井技术研究进展[J];石油化工应用;2013年11期

5 冯敏亮;刘罡;汪珺;于春丽;;基于ANSYS的超弹性模型参数确定[J];合肥学院学报(自然科学版);2012年03期

6 盛磊祥;许亮斌;蒋世全;周建良;何东升;;智能完井井下流量阀液压控制系统设计[J];石油矿场机械;2012年04期

7 李新亮;傅德薰;马延文;;基于直接数值模拟的可压缩湍流模型评估和改进[J];力学学报;2012年02期

8 崔晓杰;;金属密封技术的研究进展及密封机理分析[J];石油机械;2011年S1期

9 阮臣良;朱和明;冯丽莹;;国外智能完井技术介绍[J];石油机械;2011年03期

10 曲从锋;王兆会;袁进平;;智能完井的发展现状和趋势[J];国外油田工程;2010年07期

相关硕士学位论文 前4条

1 赵康;智能井井下流量控制器集成化设计及分析[D];西南石油大学;2017年

2 安伦;新型多级压裂滑套研究与分析[D];西南石油大学;2016年

3 杨继峰;智能井用精细可调流量控制阀研究[D];中国石油大学（华东）;2013年

4 周建;水平井井下液流控制阀设计[D];西南石油大学;2012年

本文编号：2861230