【摘要】：頁巖氣作為非常規(guī)天然氣資源的一種,已成為我國的戰(zhàn)略能源。為了提高頁巖氣的開采水平,目前國際上已提出打造智慧化、數字化油氣田,以實現油氣資源的增產。在油氣田智慧化、數字化的過程中,固井滑套多級分段壓裂技術作為一種高效增產技術已引起國內外大型能源服務公司的關注。目前可應用的固井滑套多級分段壓裂技術在滑套的打開方式上又分為機械開關式滑套和液壓開關式滑套,其中機械開關式滑套存在操作繁瑣、可靠性不高等缺陷。相比之下,液壓開關式滑套借助液壓系統(tǒng)大推力、控制方便、布局靈活的優(yōu)勢越來越受到業(yè)界重視。但由于頁巖氣井下高溫、高外壓的惡劣環(huán)境和狹小空間的技術要求,目前的液壓開關式滑套只有地面提供液壓力,通過集氣管束將壓力傳導至地層執(zhí)行元件的方式來驅動滑套的開關。其它驅動方式的研究和設計并沒有重大的進展�？偨Y來說,主要存在兩方面技術挑戰(zhàn),一是液壓開關式滑套在井下缺少一套完全獨立的微型液壓驅動系統(tǒng),其中適用于井下狹小空間的微型泵的設計是一個難點;二是獨立的微型液壓驅動系統(tǒng)與固井滑套如何進行共形集成也是一個難點,即各液壓元器件如何在固井滑套上合理的布置才能既保證固井滑套的可靠性和穩(wěn)定性,又能使整個系統(tǒng)適應井下環(huán)境。針對以上液壓開關式固井滑套出現的挑戰(zhàn)與難點,本文研究設計了一種適用于井下狹小空間環(huán)境的微型柱塞泵,提出了采用微型柱塞泵驅動固井滑套的方式來實現固井滑套的可控啟閉。對微型柱塞泵的結構進行了緊湊化設計,并對摩擦副、容積效率以及自吸性能等關鍵技術進行了研究。搭建了適用于微型柱塞泵的測試系統(tǒng),對微型柱塞泵壓力、流量和容積效率等參數進行了測試。對微型柱塞泵存在的容積效率低,自吸性能差等問題進行了分析,并進一步改進了其結構。對固井滑套的機械結構進行了設計和強度校核,提出了將整個微型液壓驅動系統(tǒng)安裝在固井滑套的外缸套U型槽內,以內滑套作為微型液壓驅動系統(tǒng)的執(zhí)行機構。實現了微型液壓驅動系統(tǒng)與固井滑套的共形集成。為頁巖氣井固井滑套在井下實施有效的壓裂奠定了基礎。
【圖文】：

碩士學位論文瑞士的 Monobore 壓裂工具主要由壓裂套管和井下組合工具（[15]，，它是一種機械開關式壓裂工具。Monobore 套管由上接頭，密封圈組成，如圖 1.1 所示。壓裂套管隨著油管下降到需要破將封隔器懸掛下來并設置尾管。井下組合開關工具通過盤管到井中以打開或關閉內滑套，從而實現每個生產層的破裂。

1-上接頭；2-內滑套；3-密封環(huán)；4-下接頭圖 1.1 Weatherford Monobore 壓裂滑套Monobore 套管已在國外廣泛使用，并有其獨特的優(yōu)勢：使用連續(xù)油管閉可以減少液體泵入到井口，使所有產層都能單獨壓裂；滑套的內徑，理論上可以實現無級壓裂[16]；在壓裂過程中不需要取出連續(xù)油管，少了工作時間，耐溫可達 163℃。由于連續(xù)油管本身的限制，實際上無級壓裂，并且使用連續(xù)油管來精確定位開關工具也是一項技術挑戰(zhàn)。（2）Rapid Frac 系統(tǒng)阿拉伯聯(lián)合酋長國的哈里伯頓 Rapid Frac 系統(tǒng)是 2011 年引入的一項技包括以下組成部分：Rapid Frac 滑套、Rapida Stage 滑套、Rapid Start眼封隔器[17]，如圖 1.2 所示。
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TE925.2

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本文編號：2624465