【摘要】：連續(xù)油管技術(shù)被廣泛應(yīng)用于油氣田開(kāi)發(fā)的各個(gè)領(lǐng)域,由于連續(xù)油管質(zhì)量輕、剛度小、徑向尺寸小,在下放作業(yè)時(shí)會(huì)與套管之間形成較大的環(huán)空間隙,極易發(fā)生正弦屈曲或螺旋屈曲,甚至產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象,導(dǎo)致下入困難。因此,本文考慮多因素復(fù)合效應(yīng),對(duì)連續(xù)油管下入性進(jìn)行分析。本文圍繞連續(xù)油管的力學(xué)特性,探索管柱產(chǎn)生屈曲構(gòu)型的機(jī)理。采用三次樣條插值方法,對(duì)井斜角α、方位角?、井深L等描述井眼軌跡空間撓曲形態(tài)的參數(shù)進(jìn)行曲線擬合;以QT-900系列連續(xù)油管作為研究對(duì)象,綜合考慮微元段管柱浮重、與井壁間摩擦力、管內(nèi)外流體粘滯阻力、管內(nèi)外流體動(dòng)靜壓力等多種因素的復(fù)合作用,推導(dǎo)求得連續(xù)油管軸向力學(xué)模型;建立連續(xù)油管下入性判定準(zhǔn)則,以φ38.1mm連續(xù)油管為例,根據(jù)下入性判定準(zhǔn)則研究其在不同水垂比井身結(jié)構(gòu)中的極限下入深度。結(jié)果表明:當(dāng)連續(xù)油管滿足3個(gè)下入性判定準(zhǔn)則時(shí)可下入;當(dāng)井眼垂直段長(zhǎng)度超過(guò)2000m時(shí),連續(xù)油管在不同水垂比井眼中的極限下入深度值變化不大。為提高連續(xù)油管下入性,運(yùn)用Inventor三維建模軟件和Ansys有限元分析軟件對(duì)連續(xù)油管牽引器進(jìn)行了整體方案創(chuàng)新設(shè)計(jì)和關(guān)鍵零部件校核,并加工制造出應(yīng)用于5.5"套管用液壓驅(qū)動(dòng)伸縮式牽引器樣機(jī),可為連續(xù)油管提供的最大牽引力為10kN。對(duì)牽引器各機(jī)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)準(zhǔn)確性和運(yùn)行可靠性進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果表明:當(dāng)連續(xù)油管牽引器提供附加牽引力時(shí),φ38.1mm、φ44.5mm、φ50.8mm、φ60.3mm四種規(guī)格連續(xù)油管在水平段的最大下入深度分別為1328m、1107m、973m、810m,即極限下入深度均有提高。
【圖文】：

內(nèi)關(guān)于管柱下入性的研究還不太成熟，長(zhǎng)慶油田分公司以實(shí)際鉆井的井眼為計(jì)算基礎(chǔ)，同時(shí)結(jié)合井眼幾何關(guān)系，研究了大斜度井井下工具不考慮彎的通過(guò)能力[57]。祝效華等基于彈塑性理論，采用數(shù)值模擬方法，建立彎曲限元模型，同時(shí)分析了該套管在不同曲率、擴(kuò)眼率和載荷情況下的變形、移，分析了不同參數(shù)對(duì)管柱下入性的影響，，同時(shí)給出套管在水平井彎曲段]。曲永哲考慮了套管柱在下入井眼水平段和彎曲段中的特殊情況，針對(duì)水元進(jìn)行了力學(xué)分析，建立了水平井套管模型用于計(jì)算套管下入時(shí)的鉤載及出套管下入邊界條件和計(jì)算實(shí)例，對(duì)理論結(jié)果進(jìn)行了誤差分析[59]。井下?tīng)恳餮芯楷F(xiàn)狀下?tīng)恳饔沈?qū)動(dòng)方式不同主要分為輪式井下?tīng)恳�、伸縮式井下?tīng)恳�、等。式牽引器是通過(guò)可張開(kāi)和收合的支撐臂將爬行輪撐到管壁上，轉(zhuǎn)動(dòng)的爬行向前移動(dòng)。Welletc 公司的輪式水平井牽引器如圖 1-1 所示，其動(dòng)力源為電，由直流電機(jī)控制的順序控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)爬行輪，輪子自動(dòng)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)牽引機(jī)[60]。

圖 1-2 Sondex 輪式牽引器牽引器一般通過(guò)兩組或多組可張開(kāi)和收合的抓靠臂交替支撐到管管壁上保持靜止，另一組由油缸或電機(jī)帶動(dòng)相向或相背滑動(dòng)，實(shí)定向移動(dòng)。Smartract 伸縮式牽引器如圖 1-3 所示，采用兩組可滑上雙方向移動(dòng)的方式，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵來(lái)提供動(dòng)力，順序張圖 1-3 SmarTract 伸縮式牽引器 公司的牽引器[62]由電纜接頭、上下抓靠臂、伸縮筒組成，抓靠臂過(guò)伸縮方式，實(shí)現(xiàn)兩組抓靠臂在儀器上相向(或相背)運(yùn)動(dòng)，借助結(jié)構(gòu)如圖 1-4 所示。
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TE931.2

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本文編號(hào)：2628076