【摘要】：在石油鉆井過程中,井漏事故頻發(fā),嚴(yán)重的井漏會導(dǎo)致井塌、卡鉆、井噴等鉆井事故,給鉆井工程帶來極大的危害,導(dǎo)致裸眼井報廢,造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。由于井漏現(xiàn)象的復(fù)雜性和多變性,井漏問題一直是困擾石油開采的重大技術(shù)難題。在了解現(xiàn)有鉆井堵漏技術(shù)存在優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上,研制了一種新型鉆井堵漏系統(tǒng)。利用形狀記憶合金的記憶功能設(shè)計了機(jī)械結(jié)構(gòu)和電控制裝置相結(jié)合的鉆井堵漏系統(tǒng),運用三維設(shè)計軟件Solidworks設(shè)計了堵漏系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu),建立了三維模型,進(jìn)行了虛擬裝配;利用可靠性設(shè)計技術(shù),確定了分離螺栓的結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù);利用孔口應(yīng)力集中的原理,推導(dǎo)出分離螺栓在受拉應(yīng)力時,應(yīng)力集中的最大值及應(yīng)力集中區(qū)域,為分離螺栓的設(shè)計提供理論依據(jù);運用有限元分析軟件ABAQUS,對菱形彈簧網(wǎng)的受力進(jìn)行了有限元靜力分析,分析了彈簧網(wǎng)在壓縮狀態(tài)下每個螺栓所受應(yīng)力的情況,以及螺栓受到拉應(yīng)力時,螺栓環(huán)形槽處的應(yīng)力分布情況和螺栓位移變形情況;根據(jù)鉆井過程中的工況,以及鉆井現(xiàn)場已有的設(shè)備條件,利用形狀記憶合金受熱發(fā)生形變的特性,設(shè)計了一整套電加熱系統(tǒng),確保在加熱過程螺栓可以被形狀記憶合金頂斷。依據(jù)分析設(shè)計研制了堵漏系統(tǒng)的機(jī)械裝置,并針對其中的關(guān)鍵零件——分離螺栓進(jìn)行了實驗室拉斷試驗,證明設(shè)計的堵漏系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定的功能。
[Abstract]:In the process of oil drilling, well leakage accidents occur frequently, and serious well leakage will lead to well collapse, drilling jam, blowout and other drilling accidents, which will bring great harm to drilling engineering, lead to the abandonment of open hole wells, and cause huge economic losses. Due to the complexity and variability of well leakage phenomenon, well leakage problem has always been a major technical problem puzzling oil production. A new drilling plugging system is developed on the basis of understanding the advantages and disadvantages of existing drilling plugging techniques. Based on the memory function of shape memory alloy, the drilling plugging system combining mechanical structure and electric control device is designed. The mechanical structure of the plugging system is designed by using 3D design software Solidworks, and the 3D model is established and virtual assembly is carried out. By using the reliability design technology, the structural dimension parameters of the separation bolt are determined, and the maximum stress concentration and the stress concentration region of the separation bolt under tensile stress are derived by using the principle of stress concentration at the orifice. By using finite element analysis software Abaqus, the finite element static analysis of the diamond spring net is carried out, and the stress of each bolt in the compression state of the spring net is analyzed. The stress distribution at the bolt ring groove and the deformation of the bolt displacement when the bolt is subjected to tensile stress, according to the working conditions during drilling and the existing equipment conditions on the drilling site, the deformation characteristics of shape memory alloy under heating are used. A set of electric heating system is designed to ensure that the bolt can be broken by shape memory alloy during heating. According to the analysis, the mechanical device of the plugging system is designed and developed, and the laboratory tensile test is carried out for the key part-separation bolt. It is proved that the designed plugging system can achieve the predetermined function.
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TE921.9

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本文編號：2124781