用于水射流采油钻孔的套管开窗系统研制

• 作 者: 曹慧德
• 机 构: 哈尔滨工业大学
• 出 处: 哈尔滨工业大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 井上模拟试验装置 水射流采油 有限元仿真 套管开窗 钻孔

本文应用高压水射流,利用高压水力力学原理,研究集成力学深度穿透射流孔技术。由于高深、超高深钻采,采用高压水进行远程控制,对钻采设备的先导执行机构的进给方向性、动态稳定性、安全可靠性、行进动力学、静态结构力学等都提出了更高的要求。本文选择超深高压水射流钻孔技术的前向执行机构,既套管开窗系统为研究对象,重点研究其结构设计和试验性能,研制一套应用套管开窗装置的设备样机。根据该套管开窗装置的实际工况,应用套管开窗的理论力学计算与强度校核验算,论证了该套管开窗装置的结构设计可行性。同时,应用Solid Works,Pro/E的力学分析和绘图软件,对该装置进行了三维建模与仿真分析、应用Auto CAD根据套管特点绘制了生产加工图纸。本文应用应力优化的数据,采用Ansys Workbench有限元软件,对设备的传动、防转等关键部件进行了集中的力学分析,获得了涉及防转、传动、转动等关键部件的力学应变,并根据应变的分析,对设备进行了优化改进。根据套管开窗装置的设计与仿真,以及综合分析的结果,生产加工出设备样机,对套管开窗装置样机进行了安装调试,使样机空载运行调试,根据调试结果,判定样机设计和仿真方案可行。通过套管开窗装置样机的方式,研制了在某型石油井上的模拟试验装置,对套管开窗装置样机的总体运行状况进行综合模拟,并根据某型石油井上的模拟测试,进一步的优化整改套管开窗系统。试验结果表明,套管开窗系统的设计方案可行,基本设计理念和设计原理符合生产实际要求,运行可靠,满足井下工作条件。