畢業(yè)設(shè)計(jì)-一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究-wenkub.com
2024-11-26 13:38 本頁(yè)面
【正文】 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 最后，我必須感謝我的父母。 特別感謝 羅雷雨 師兄，在我 最初階段，對(duì)防噴器的知識(shí)了解甚少，在這個(gè) 階段 他給予 了我很大 的幫助。老師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹?學(xué)態(tài)度、敏銳的洞察力和分析解決問(wèn)題的能力對(duì)我的成長(zhǎng)起到了極大的幫助作用。 經(jīng)常檢查下接頭上的干密封錐螺紋是否松動(dòng)，若松動(dòng)重新旋緊。 單流閥和濾網(wǎng)擋板過(guò)盈配合安裝。 5 安裝維護(hù) 一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究 27 由于該井下防噴器存在多處滑動(dòng)配合，安裝時(shí)輕起輕放。 抗扭強(qiáng)度校核： 許用拉應(yīng)力 []? =689MPa [ ] [ ]??? （ 326） = = 取功率 P=300kw 鉆桿鉆速 n=150r/min 扭矩 N= （ 327） = 300150X =1964kw/m pW = pIR （ 328） = 32R? = 316D? = 9816X = 410? r? = pNW （ 329） = 41964 / 10kw mX ? = []? = 校核合格。 中心管校核 綜合考慮中心管的工作空間，中心管長(zhǎng)度取 L=1500mm 西南石油大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 t=15mm 強(qiáng)度校核： oLD = 150098 = oDt =9815 = 由 [1]查圖 411 得 A= 由 [1]查圖 412 得 B=165 y? = = = o? =Min(2[]t? , y? ) = Min(,) = 1[]P =( oDt)B =( )x165 = 2[]P =2ooDt? (1 1oDt) = 2 22 2. 75 1(1 )6. 53 3 6. 53 3X X ? = [P]=Min( 1[]P , 2[]P ) = Min(,) =15MPa 校核合格。 b 與增壓活塞小端配合的外筒壁厚校核 活塞剛啟動(dòng)時(shí)，此段外筒內(nèi)大部分充滿壓力為 45MPa 的液體，外壁承受 35MPa 的壓力；活塞運(yùn)動(dòng)至行程終點(diǎn)時(shí)，此段外筒內(nèi)大部分充滿壓力為 20MPa 的液體，外壁承受 35MPa 的壓力。 設(shè)銷釘個(gè)數(shù)為 2，則： F=2? 2r? 90KN=2 427MPa 2r 解得： r= 取銷釘直徑 d=12mm 取銷釘長(zhǎng)度 L=40+10=50mm 內(nèi)筒校核 內(nèi)壁承受最大壓力 45MPa,外壁承受最大壓力 35MPa,最大承受內(nèi)壓 10MPa。 此段長(zhǎng)度計(jì)算： 考慮增壓活塞上安密封圈，取活塞小端厚度為 20mm，活塞行程300mm，則此段長(zhǎng)度為： L=300+20+20（余度） =340mm 增壓活塞剪切銷釘設(shè)計(jì) 剪切銷釘達(dá)防噴器的開啟壓力 5MPa 時(shí)剪斷。 外 筒 下 段 壁厚： 一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究 17 故此段外筒壁厚 t=。 按抗外壓壓力容器設(shè)計(jì)： 設(shè) D=150mm,則由式 36 得 =， d= 活塞小端面積 S= 2 98( ) ( )22d??? = ()2 298()2? = 初設(shè)活塞行 程 L=250mm 取長(zhǎng)度裕度 50mm, L=250+50=300mm oLD = = oDt = = 由 [1]查圖 411 得 A= 由 [1]查圖 412 得 B=162 ? ?eOtDBp ? = =15MPa 不符合要求。 故取 mmt 15? 。 c、設(shè) mmt 12? 1298D ?to = 一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究 13 981385DLo ? = 由 [1]查圖 411 得 ??? 由 [1]查圖 412 得 B=164 ? ?eOtDBp ? ? = cp =25MPa 不符合要求。 按抗內(nèi)壓壓力容器設(shè)計(jì) 鉆桿外最大壓力 35MPa 鉆桿內(nèi)正常壓力 20MPa 故鉆桿內(nèi)外形成最大壓差為 3520=15MPa 且增壓倍數(shù) 3 倍 故防噴器內(nèi)產(chǎn)生最大壓力為 15x3=45MPa 一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究 11 內(nèi)筒受力狀態(tài)可類似看成如下?tīng)顟B(tài)： 受內(nèi)壓 45MPa，外壓 35MPa 故設(shè)計(jì)壓力 cp =10MPa ??? = ny? （ 31） = =(MPa) 計(jì)算厚度： ? ? ct ic pDpt ?? ?2 （ 32） = 211610 ?? ?? ）（ t =(mm) 2Cttd ?? = ? )( mm? 圓整值???? 21 CCttn ）（ mm7? 按封隔器中心管壁厚計(jì)算方法計(jì)算： 井噴后泵入壓井液時(shí)，中心管承受最大的內(nèi)壓 tp =35MPa ? ??2Dpt t? （ 31） = 9835? ? =（ mm） 理想正常工作狀態(tài)下，由于中心管上開小孔，中心管內(nèi)外流體連通，受壓相同，中心管不受力；井噴時(shí)鉆桿外最高壓力達(dá)35MPa，防噴器內(nèi)形成最高壓力達(dá) 45MPa，中心管內(nèi)壓力 20MPa。 3 井下防噴器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 鉆井井深： 2021 米 最高工作環(huán)境溫度： 120℃ 最大工作壓力： 35MPa 開啟壓力： 5MPa 正常工作壓力： 20MPa 增壓裝置增壓倍數(shù)： 3 井眼直徑：φ (8 1/2”) 鉆桿直徑： (5 1/2”) 鉆桿參數(shù)： 鉆桿 尺寸 （ in.） 重量 (Kg/m) 鋼級(jí) 外徑 （ mm） 壁厚 （ mm） 內(nèi)徑 （ mm） 擠毀壓力（ MPa） 內(nèi)屈服壓力（ MPa） 管體屈服強(qiáng)度（ KN） 5 1/2” E 1944 鉆桿接頭： 5 1/2FH 鉆桿接頭力學(xué)性質(zhì)： 鋼級(jí) 重量 抗拉強(qiáng)度 屈服強(qiáng)度 伸長(zhǎng)率 E ≥ 965MPa ≥ 827MPa ≥ 13% E75 級(jí)鉆桿材料的參數(shù)： 屈服強(qiáng)度 抗拉強(qiáng)度 Min Max Min 517MPa 724MPa 689MPa 鎳鉻鋼彈性模量： 206Gpa 鎳鉻鋼切變模量： 鎳鉻鋼泊松比模量： 一種新型井下防噴器設(shè)計(jì)研究 9 綜合考慮井下的高溫、高壓、腐蝕環(huán)境進(jìn)行選擇。 井下防噴器解封： 上提鉆柱。 井涌、井噴工況下 : 井下防噴器座封：地層高壓液體通過(guò)鉆頭進(jìn)入鉆桿內(nèi)向上流動(dòng)，使鉆頭附近的鉆具止回閥關(guān)閉，封堵鉆桿內(nèi)通道。 膠筒 14和隔環(huán) 15與鋼圈 20 之間硫化，膠筒 16與膠筒座 17 之間硫化。增壓活塞 6 大小端沿外筒 9不同直徑的內(nèi)孔運(yùn)動(dòng)。下接頭 1與外筒 9 通過(guò)非標(biāo)準(zhǔn)的干密封圓錐管螺紋聯(lián)接，與增壓活塞 6的 大端并形成鉆桿外液體進(jìn)入防噴器的工作空間。 7 可重復(fù)使用。 3 關(guān)閉靈敏度高，一旦井涌、井噴立即封堵井下通道關(guān)閉油氣層。 方案三：鉆桿內(nèi)外環(huán)空都封閉 此方案的優(yōu)點(diǎn)發(fā)生井噴時(shí)既能封住鉆桿內(nèi)環(huán)空也能封住鉆桿外環(huán) 空，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)有點(diǎn)復(fù)雜。 方案二：封閉鉆桿外環(huán)空 封住鉆桿外環(huán)空一般方案是用泥漿進(jìn)入膠筒（如圖一），使膠筒憋壓膨脹封閉外環(huán)空。 通過(guò) 對(duì)國(guó)內(nèi)外井下防噴器的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析與研究， 了解了國(guó)內(nèi)外當(dāng)前已經(jīng)采用或準(zhǔn)備采用的井下防噴器的基本類型、工作原理和存在的問(wèn)題，根據(jù)目前已經(jīng)提出的各種切實(shí)可行的解決辦法和存在的問(wèn)題，設(shè)計(jì)出比較新型的井下防噴器，提出井下防噴器可能的發(fā)展方向以及可能克服目前存在問(wèn)題 所可以采取的進(jìn)一步技術(shù)措施與設(shè)備。 （ 4）缺點(diǎn)是研發(fā)難度大，技術(shù)要求高，容易損壞，維修成本高 。對(duì)于膨脹節(jié)的控制可以從地面通過(guò)傳感器來(lái)控制，也可以采用其他可行的方法。但目前世界上還沒(méi)有產(chǎn)品，還處于研究探索階段。目前， 有關(guān)部 門正組織科研院所和生產(chǎn)廠家，從橡膠配方和硫化工藝等方面進(jìn)行攻關(guān)。 （ 4）閘板防噴器的剪切閘板可以在緊急情況下剪斷φ 127mm 的鉆桿，應(yīng)用比較廣泛，但是在抗硫化氫方面效果不夠理想。同時(shí)裝于 FZ35— 35防噴器上的可變通徑間板已經(jīng)投入實(shí)際使用．一副膠芯可封閉管柱的直徑變化范圍在 2in以內(nèi)，減少了現(xiàn)場(chǎng)更換膠芯次數(shù)。在深井上部井段，下入 4508m 的
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