作為一種經(jīng)濟高效的井筒改造方法,投球壓裂工藝不僅能在一趟管柱完成多級改造,還能顯著提高壓后產(chǎn)能。然而,傳統(tǒng)的投球滑套球座通徑隨壓裂級數(shù)的增加而減小,總的壓裂級數(shù)受限。于是,開展針對水平井無限級投球壓裂技術(shù)的研究對挖掘該工藝的應(yīng)用潛力有重要意義。為此,本文提出了基于電控滑套的水平井無限級壓裂系統(tǒng),該壓裂系統(tǒng)中的滑套本體幾何尺寸均一致,且與管柱的通徑基本相同,使用幾何尺寸一致的電控壓裂棒開啟。針對傳統(tǒng)投球壓裂滑套“級差”現(xiàn)象的產(chǎn)生機制,提出了電控滑套的實施方案。詳細闡述了該壓裂系統(tǒng)中電控壓裂棒、傳感短節(jié)和滑套本體的機械結(jié)構(gòu)和工作原理。同時,為了給電控滑套的結(jié)構(gòu)設(shè)計和工藝規(guī)程制定提供理論指導(dǎo),對以下三個關(guān)鍵技術(shù)問題進行了深入研究:（1）對電控壓裂棒在壓裂管柱中的運動規(guī)律進行了研究。以標(biāo)準(zhǔn)k-e湍流模型、壁面函數(shù)理論、剛體動力學(xué)理論、運動坐標(biāo)系理論為理論基礎(chǔ),對電控壓裂棒模型（圓柱體）在水平管中的運動進行模擬,考察了圓柱體運動規(guī)律、流場特性。對模擬中出現(xiàn)的圓柱體穩(wěn)態(tài)運動速度及與來流速度之間線性關(guān)系進行了實驗驗證。提出了預(yù)測圓柱體穩(wěn)態(tài)遷移速度經(jīng)驗公式,為電控壓裂棒的泵送作業(yè)提供了理論指導(dǎo)。（2）... 

【文章來源】：中國石油大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
創(chuàng)新點
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 水平井水力壓裂國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 水平井限流法壓裂
        1.2.2 水平井多級壓裂
        1.2.3 投球式多級壓裂滑套
    1.3 本文研究內(nèi)容和意義
第2章 電控滑套實施方案與結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.1 電控滑套總體結(jié)構(gòu)方案
    2.2 電控壓裂棒的結(jié)構(gòu)和工作原理
        2.2.1 電控壓裂棒的機械結(jié)構(gòu)
        2.2.2 電控壓裂棒電控單元控制功能的實現(xiàn)
    2.3 傳感短節(jié)結(jié)構(gòu)與工作原理
        2.3.1 傳感短節(jié)機械結(jié)構(gòu)
        2.3.2 電控壓裂棒與傳感短節(jié)之間的相互作用
        2.3.3 電控壓裂棒的控制程序
    2.4 滑套本體結(jié)構(gòu)與工作原理
        2.4.1 滑套本體的機械結(jié)構(gòu)
        2.4.2 電控壓裂棒與滑套本體之間的相互作用
    2.5 本章小結(jié)
第3章 電控壓裂棒運動規(guī)律研究
    3.1 電控壓裂棒運動規(guī)律相關(guān)研究
    3.2 電控壓裂棒模型在水平管中遷移數(shù)值模擬
        3.2.1 動參考系方法的理論基礎(chǔ)
        3.2.2 電控壓裂棒模型運動控制方程與計算程序
        3.2.3 電控壓裂棒模型運動計算區(qū)域幾何模型建立及網(wǎng)格劃分
        3.2.4 計算域邊界條件
        3.2.5 湍流控制方程
        3.2.6 管壁與電控壓裂棒模型壁面附近流場的處理
        3.2.7 電控壓裂棒模型運動模擬結(jié)果分析
    3.3 電控壓裂棒模型運動規(guī)律實驗研究
        3.3.1 實驗裝置及實驗方案
        3.3.2 電控壓裂棒模型運動實驗結(jié)果分析
    3.4 本章小結(jié)
第4章 電控壓裂棒總體響應(yīng)時間研究
    4.1 電控單元的瞬態(tài)響應(yīng)時間
    4.2 電力拖動系統(tǒng)的瞬態(tài)響應(yīng)
        4.2.1 耐高壓磁力執(zhí)行器的控制方程
        4.2.2 銜鐵和磁鐵的受力計算
        4.2.3 耐高壓磁力執(zhí)行器機械特性數(shù)值模擬
        4.2.4 耐高壓磁力執(zhí)行器機械特性實驗研究
        4.2.5 電力拖動系統(tǒng)瞬態(tài)響應(yīng)方程
    4.3 撥爪控制機構(gòu)的響應(yīng)時間
    4.4 本章小結(jié)
第5章 柔性球座力學(xué)特性研究
    5.1 柔性球座變形過程的數(shù)學(xué)模型
        5.1.1 柔性球座變形過程的簡化與假設(shè)
        5.1.2 基于能量法的柔性球座變形數(shù)學(xué)模型
    5.2 柔性球座變形的有限元模擬
        5.2.1 計算所使用的幾何模型
        5.2.2 計算模型設(shè)置
        5.2.3 計算結(jié)果與分析
    5.3 數(shù)學(xué)模型預(yù)測能力檢驗
    5.4 柔性球座壓縮變形實驗
    5.5 本章小結(jié)
第6章 電控滑套原理樣機試制與性能測試
    6.1 電控滑套原理樣機試制
    6.2 電控壓裂棒的耐熱實驗
    6.3 電控壓裂棒的耐高壓實驗
    6.4 電控壓裂棒投球?qū)嶒?br>        6.4.1 電控壓裂棒投球?qū)嶒炁_設(shè)計
        6.4.2 電控壓裂棒傳感功能驗證實驗
        6.4.3 電控壓裂棒傳感可靠性實驗
        6.4.4 電控壓裂棒尋的功能驗證
    6.5 本章小結(jié)
第7章 結(jié)論與建議
    7.1 結(jié)論
    7.2 建議
參考文獻
附錄 A
致謝
個人簡歷、在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3206142