發(fā)布時間：2020-07-18 14:22

【摘要】：隨著油氣開發(fā)的進行套管各種形式的破損難以避免,為了避免井塌、卡鉆等更嚴(yán)重事故的發(fā)生,需要及時的對套管進行切割打撈,更換新的套管。針對傳統(tǒng)工具或多或少的缺陷,設(shè)計安全高效便于操作的井下切割工具十分重要。本文研究設(shè)計了電纜投送套管切割器,該切割器具有切割作業(yè)過程簡單,作業(yè)時間短,切割質(zhì)量高,精準(zhǔn)切割,單次運行能夠進行多次切割等特點。本文從驅(qū)動與傳動、密封、錨定以及切割等方面進行了詳細(xì)設(shè)計。針對傳統(tǒng)錨定機構(gòu)無法滿足錨定要求的情況下,本文設(shè)計了兩自由度滑塊連桿機構(gòu)進行錨定;對錨定力進行了理論計算與優(yōu)化,采用了大當(dāng)量摩擦系數(shù)的卡瓦結(jié)構(gòu),對卡瓦齒形以及卡瓦與套管的接觸應(yīng)力分布進行了有限元分析;分析了錨定機構(gòu)因自由度問題所造成的運動死點與初始狀態(tài)不穩(wěn)定問題,針對這些問題提出了優(yōu)化方案。通過對所選鋸片銑刀切削過程主軸旋轉(zhuǎn)運動、徑向進給運動以及周向進給運動的研究對刀具的運動進行了研究計算;選擇了NGWN(Ⅱ)型大減速比減速器、GW型減速器以及特殊絲杠螺母機構(gòu)等一系列特殊的減速器,對特殊結(jié)構(gòu)的減速器進行了基本參數(shù)設(shè)計計算。針對設(shè)計中錨定機構(gòu)運動不確定的問題,本文采用ADAMS對錨定機構(gòu)進行了動力學(xué)仿真,驗證理論分析的正確性;采用LS-DYNA對刀具切割套管過程進行了顯示動力學(xué)分析,初步分析了刀具與套管的接觸應(yīng)力。與現(xiàn)有的井下切割工具相比,該切割器具有一定的優(yōu)勢,推動了井下管柱切割的研究,有一定的參考價值。
【學(xué)位授予單位】：中國石油大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE925.2
【圖文】：

圖 1.2 水力套管切割器Fig. 1.2 Hydraulic casing cutter通用石油天然氣公司研制了一種井下電動套管切割工具（Downhole Elecutting Tool ，DECT）用于井下管柱切割。如圖 1.3 所示，該切割器主要由錨分、切割部分、電機電控部分組成。DECT 精密控制切割過程，保證了高水平割質(zhì)量。切割完成后很容易就能夠完成廢棄套管分段打撈清理[12]。整個工具筆記本電腦和地面控制面板控制，一旦下放到指定地點錨定裝置啟動錨定，切割頭開始切割。整個過程監(jiān)控切割速度，通過井下麥克風(fēng)實時響應(yīng)檢測切否完成，精確完成切割而不損害相鄰管道[13]。

1）外筒 2）高壓防砂機構(gòu) 3）高壓密封 4）中心軸 5）速度控制機構(gòu)6）軸承 7）外筒壓蓋 8）切割頭圖 1.5 磨料射流切割器Fig. 1.5 Abrasive jet cutter西北油田宋德軍等研制了 ND-J 型機械內(nèi)割刀，該機械切割器主要由摩擦扶分、錨定部分和切削部分組成。該切割工具通過在指定位置打開卡瓦完成錨定放中心軸打開三把切刀，旋轉(zhuǎn)鉆柱完成切割[18]。機械內(nèi)切割器的結(jié)構(gòu)如圖 示。

第1 章 緒論長江大學(xué)陳新欣等在研究了傳統(tǒng)切割方式的缺陷之后設(shè)計了連續(xù)油管液壓切割器。當(dāng)設(shè)備投送到指定位置之后地面泵站工作，錨定液壓缸推動錨定卡瓦工作，當(dāng)錨定完成后繼續(xù)增大泵壓，絲堵失效，螺桿馬達工作，推刀塊驅(qū)動刀具伸出進給完成切割。通過液壓驅(qū)動切割能夠?qū)崿F(xiàn)對進給量、切割速度的控制，成功率高，不需要通過轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)驅(qū)動刀具切割[19]。青海油田井下作業(yè)公司符靈韜等也設(shè)計了相關(guān)的產(chǎn)品，并且在躍Ⅱ6-20 井中取得了應(yīng)用[20]。該工具示意圖如圖 1.7 所示。

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本文編號：2761004