雙鉆頭自平衡鉆具系統(tǒng)具有很多優(yōu)點(diǎn),無需使用鉆桿,不會(huì)產(chǎn)生常規(guī)鉆井方式中由于頻繁起下鉆以及鉆桿晃動(dòng)對(duì)井壁的破壞、能耗小、鉆頭對(duì)巖層擾動(dòng)小、鉆井事故率低、鉆井成本低等。盡管其有很多技術(shù)難點(diǎn),但是該系統(tǒng)在鉆井行業(yè)具有非常廣泛的應(yīng)用前景。本文主要根據(jù)雙鉆頭自平衡鉆具系統(tǒng)的鉆進(jìn)工藝要求,研究鉆具系統(tǒng)配套的纜管及地面平臺(tái),為雙鉆頭自平衡鉆具系統(tǒng)的應(yīng)用提供地面裝備保障。主要開展的工作和取得成果如下:研究了雙鉆頭自平衡鉆具系統(tǒng)用纜管。根據(jù)鉆具系統(tǒng)的需求,纜管要具有搭載有泥漿、信號(hào)線和電纜通道功能,且要有一定抗拉強(qiáng)度。提出了水平“二維”渦狀儲(chǔ)纜思路,并通過計(jì)算證明了“二維”渦狀儲(chǔ)纜代替“三維”卷筒儲(chǔ)纜的可行性和優(yōu)勢(shì)。研究了纜管地面存儲(chǔ)和運(yùn)移方式。根據(jù)目前連續(xù)管存在的不足和缺陷,提出了纜管的地面存儲(chǔ)、運(yùn)移和井口輸送的方法,并進(jìn)行了理論計(jì)算和分析。理論上做到了避免纜管間、纜管與儲(chǔ)纜槽間的摩擦損傷,實(shí)現(xiàn)了纜管的存儲(chǔ)、運(yùn)移等功能。設(shè)計(jì)并模擬優(yōu)化了纜管地面存儲(chǔ)系統(tǒng)。根據(jù)纜管的存放和運(yùn)移方式等理論研究結(jié)果,確定了系統(tǒng)參數(shù),設(shè)計(jì)并優(yōu)化了具有儲(chǔ)纜、纜管導(dǎo)入導(dǎo)出、纜管地面運(yùn)移和纜管井口運(yùn)移等功能的纜管地面存儲(chǔ)系統(tǒng),該系統(tǒng)... 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：91 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

繩索取心鉆探技術(shù)的一種鉆桿

第1章緒論3質(zhì)鉆探、工程勘察等方面，但是否選用繩索取心鉆探技術(shù)，還要綜合考慮鉆具設(shè)備的性能、地層條件以及其他輔助設(shè)備等方面，來衡量可行性[8]。繩索取心鉆探技術(shù)由于存在自身的局限性，其應(yīng)用范圍相對(duì)有限。常規(guī)鉆探技術(shù)由于需要使用鉆桿來傳遞扭矩和壓力，在鉆桿內(nèi)部流通泥漿用于冷卻鉆頭、清洗孔底、保護(hù)孔壁等作用。鉆桿一方面發(fā)揮著它重要的作用，另一方面也帶來了巨大隱患，如鉆桿的連接需要不斷進(jìn)行起下鉆，鉆桿對(duì)孔壁造成了摩擦與磨損，因鉆桿斷裂或鉆桿連接不暢等帶來卡鉆、掉鉆等事故，以及地面較為龐大的鉆進(jìn)設(shè)備，使得人們除了對(duì)常規(guī)鉆探技術(shù)的進(jìn)行進(jìn)一步的研究之外，還將目光投向了無需鉆桿的井下動(dòng)力鉆具。1.2.2井下動(dòng)力鉆具井下動(dòng)力鉆具技術(shù)，是一種鉆桿無需轉(zhuǎn)動(dòng)，泥漿從鉆桿中間流入井底，將泥漿的能量轉(zhuǎn)化井底鉆具的動(dòng)能，使井下動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)。井下動(dòng)力鉆具又主要分為渦輪鉆具（如圖1.3所示）、螺桿鉆具（如圖1.4所示）以及電動(dòng)鉆具（如圖1.5所示）等[9]。渦輪鉆具主要是利用泥漿的流動(dòng)，帶動(dòng)渦輪葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)鉆具的轉(zhuǎn)動(dòng)，渦輪鉆具應(yīng)用廣泛，尤其是在高溫高壓下的超深井鉆進(jìn)，隨著地球淺層資源的枯竭[10-13]，能夠在高溫高壓條件下工作的渦輪鉆具便具備較大優(yōu)勢(shì)。圖1.3渦輪鉆具原理示意圖與傳統(tǒng)鉆機(jī)相比，渦輪鉆具能夠改善鉆柱的受力，提高了鉆柱的壽命。已有常規(guī)渦輪鉆具和可操縱渦輪鉆具在油氣鉆井上有所應(yīng)用。在油氣鉆井上，常規(guī)渦輪鉆具與可操縱鉆具均有所應(yīng)有。渦輪鉆具的原理是利用泥漿流動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為

第1章緒論4井下鉆具轉(zhuǎn)動(dòng)所需要的能量。這就不可避免的有水力損失，造成能量的浪費(fèi)。目前的水力損失可分為葉型、沖擊以及斷壁等損失。另外，渦輪鉆具的長度較長，其鉆頭應(yīng)用范圍也相對(duì)有限等[13-15]。螺桿鉆具主要是由旁通閥、馬達(dá)總成、傳動(dòng)軸總成以及萬向軸總成所組成[16]。泥漿通過旁通閥進(jìn)入馬達(dá)，這樣在馬達(dá)的進(jìn)口和出口之間就形成了壓力差，便驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞定子的軸線旋轉(zhuǎn)，將動(dòng)能從萬向軸和傳動(dòng)軸傳遞到井底鉆頭，從而進(jìn)行碎巖[17]。圖1.4螺桿鉆具在一些特殊復(fù)雜的鉆井作業(yè)時(shí)，常用的井下動(dòng)力工具就是螺桿鉆具，但從整體上看，螺桿鉆具的使用壽命較短且不夠穩(wěn)定，嚴(yán)重影響了生產(chǎn)效率，帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失[18]。電動(dòng)鉆具在我國的油氣鉆井中應(yīng)用尚屬空白。在國外主要通過直流供電驅(qū)動(dòng)電動(dòng)鉆具。它具有過載能力強(qiáng)、可控性強(qiáng)、井下的通訊信息量大，適應(yīng)高溫高壓條件下工作的特點(diǎn)。能夠適應(yīng)多種類型的鉆井工作。目前由于電動(dòng)鉆具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、維修工作復(fù)雜、動(dòng)力消耗大等原因，限制了電動(dòng)鉆具的應(yīng)用范圍[19-21]。1-鉆頭、2-電鉆總成、3-鉆柱、4-電纜、5-鉆桿接頭圖1.5電動(dòng)鉆具示意圖

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