隨著石油能源的逐漸耗竭,在全世界的范圍內(nèi)展開了一場針對頁巖氣開采的熱潮,根據(jù)國內(nèi)與國外研究學者和專家們對于頁巖氣資源的勘探開發(fā)經(jīng)驗表明,水平井鉆探技術(shù)對于頁巖氣藏的成功開發(fā)是一項關(guān)鍵的技術(shù),在頁巖氣水平井連續(xù)油管的作業(yè)中,在水平段1500²000m連續(xù)油管由于摩阻增大,軸向載荷增加極易產(chǎn)生正弦屈曲和螺旋屈曲而自鎖,導致連續(xù)油管無法達到目的深度使得作業(yè)失敗,解決頁巖氣水平井連續(xù)油管自鎖的關(guān)鍵在于減小井筒的摩擦力。本文針對頁巖氣水平井鉆進中的托壓和自鎖問題設計了一種Φ73軸向水力振蕩器,該水力振蕩器由軸向振動短節(jié)與水力振蕩短節(jié)兩大部分組成,水力振蕩器的動力由鉆井液提供,首先鉆井液經(jīng)過軸向振動短節(jié)的芯軸中心通孔進入水力振蕩短節(jié),通過射流元件噴嘴后形成高速射流,在射流元件內(nèi)部進行附壁切換,驅(qū)動下部活塞在缸體內(nèi)做往復運動。同時,與活塞桿下端相連的直旋作動器使節(jié)流孔上方旋轉(zhuǎn)套做往復擺動運動,周期性地改變節(jié)流口的過流斷面面積,使得振蕩短節(jié)入口處產(chǎn)生周期性的脈沖壓力波。當壓力升高時,流體壓力作用軸向振動短節(jié),迫使芯軸壓縮碟簧組向左運動,芯軸伸出,當壓力降低時,已壓縮的碟簧組釋放能... 

【文章來源】：長江大學湖北省

【文章頁數(shù)】：82 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

NOV水力振蕩器結(jié)構(gòu)圖

1-上接頭；2-外殼體；3-振動上端；4-閥桿；5-碟形彈簧 1；6-振動管；7-活塞；8-心軸；9-振動下端；10-振動錘；11-碟形彈簧 2；12-下接頭；圖 1-2 機械減阻器結(jié)構(gòu)圖Fig.1-2 Structural diagram of mechanical drag reducerSmith International 公司設計了一款偏心減阻器，如圖 1-3 所示，該減利用離心力產(chǎn)生振動，它的減阻效果由偏心塊的大小以及偏心塊的重心定，具體工作原理為：在鉆井液從心軸流入到從出口流出的這個過程中，驅(qū)動安裝在心軸上的渦輪葉片以及心軸本身旋轉(zhuǎn)，而偏心塊則通過螺栓定，心軸的旋轉(zhuǎn)會帶動偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力進而產(chǎn)生徑向振動，由于偏側(cè)安裝有套筒，當偏心塊旋轉(zhuǎn)時，套筒會產(chǎn)生軸向運動與軸承碰撞，進而振動。該減阻器既可以產(chǎn)生軸向振動又可以產(chǎn)生徑向振動，結(jié)構(gòu)簡單，在中減阻效果明顯[37]。

1-上接頭；2-外殼體；3-振動上端；4-閥桿；5-碟形彈簧 1；6-振動管；7-活塞；8-心軸；9-振動下端；10-振動錘；11-碟形彈簧 2；12-下接頭；圖 1-2 機械減阻器結(jié)構(gòu)圖Fig.1-2 Structural diagram of mechanical drag reducerSmith International 公司設計了一款偏心減阻器，如圖 1-3 所示，該減阻通過利用離心力產(chǎn)生振動，它的減阻效果由偏心塊的大小以及偏心塊的重心位而決定，具體工作原理為：在鉆井液從心軸流入到從出口流出的這個過程中，鉆液會驅(qū)動安裝在心軸上的渦輪葉片以及心軸本身旋轉(zhuǎn)，而偏心塊則通過螺栓與軸固定，心軸的旋轉(zhuǎn)會帶動偏心塊旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力進而產(chǎn)生徑向振動，由于偏心的外側(cè)安裝有套筒，當偏心塊旋轉(zhuǎn)時，套筒會產(chǎn)生軸向運動與軸承碰撞，進而產(chǎn)軸向振動。該減阻器既可以產(chǎn)生軸向振動又可以產(chǎn)生徑向振動，結(jié)構(gòu)簡單，在實應用中減阻效果明顯[37]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]Φ73水力振蕩器振動建模以及碟形彈簧優(yōu)化設計[J]. 許福東,董立,譚超.  現(xiàn)代機械. 2018(05)
[2]頁巖氣基本特征、主要挑戰(zhàn)與未來前景[J]. 鄒才能,趙群,董大忠,楊智,邱振,梁峰,王南,黃勇,端安詳,張琴,胡志明.  天然氣地球科學. 2017(12)
[3]世界頁巖氣和致密油技術(shù)可采資源量分布[J]. 周慶凡.  石油與天然氣地質(zhì). 2017(05)
[4]淺談連續(xù)油管水力振蕩器在頁巖氣水平井中的應用——以YSX井為例[J]. 羅鵬,宋丹,李晨陽,李劍秋,李淳,莫乾坤.  海峽科技與產(chǎn)業(yè). 2017(09)
[5]連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)在頁巖氣井中的應用[J]. 曹明.  中國礦業(yè). 2017(05)
[6]水力振蕩器振動特性分析[J]. 田家林,李友,楊志,楊琳,余長柏,付傳紅,朱永豪.  機械科學與技術(shù). 2017(05)
[7]井下減振器用碟形彈簧的優(yōu)化設計[J]. 袁良帥.  機械工程與自動化. 2017(02)
[8]大位移水平井鉆井過程中常見問題分析[J]. 余海波.  石化技術(shù). 2016(12)
[9]準噶爾盆地吉木薩爾凹陷蘆草溝組頁巖油滯留聚集機理及資源潛力探討[J]. 邱振,盧斌,施振生,董大忠,王紅巖,周杰,陶輝飛,鄭民,吳曉智,郭和坤.  天然氣地球科學. 2016(10)
[10]長寧區(qū)塊頁巖氣水平井無土相油基鉆井液技術(shù)[J]. 凡帆,王京光,藺文潔.  石油鉆探技術(shù). 2016(05)

博士論文
[1]硬巖水平定向鉆用射流式液動錘理論與試驗研究[D]. 何將福.吉林大學 2016
[2]射流式水力振蕩器理論分析與試驗研究[D]. 柳鶴.吉林大學 2014

碩士論文
[1]長寧威遠區(qū)塊頁巖氣水平井提速技術(shù)研究[D]. 駱新穎.西南石油大學 2017
[2]雙螺旋直旋作動器設計與仿真分析[D]. 樊金柱.南京航空航天大學 2013



本文編號：2956786