文档介绍：中国石油大学(华东)
硕士学位论文
深水海底防喷器组液压控制系统设计研究
姓名:李博
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:张作龙
20090401
摘要深海抢险、逃生和救援极为困难,因此对防喷器组及其控制系统的技术性能和可靠性要求非常高。国内深水海底防喷器组控制系统的研制处于空白,远落后于国外,本论文借鉴国外先进的控制系统和国内陆地防喷器成熟的技术,设计了深水防喷器组控制系统的液压原理图,利用三维实体造型软件设计了~些重要的液压元件的模型,并对液压系统进行了深入的研究。论文首先介绍了防喷器的机械结构和液压系统,简述了发生井喷时井控的基本程序,选择了相应的防喷器组。确定了液压控制系统总体结构为:水上液压控制系统、动力液水上到水下的传输系统及水下液压控制系统。接着根据标准,详细计算了水上蓄能器组和水下蓄能器组需要的液体体积,对液压控制回路内的多个控制阀进行了详细的结构设计和参数计算。然后借助液压系统仿真软件对定压输出减压阀和进行了数学建模仿真研究。根据液压控制系统原理图建立了系统的仿真模型,并进行了详细的仿真研究。由仿真结果得出,在水下防喷器组上安装蓄能器组能够在娑ǖ时间内,完成防喷器的关闭动作。最后针对深水海底防喷器主控制系统可能失效的问题,简述了二次井控常用的操作系统如自动停机系统、自动功能模式系统、电液备份系统、紧急脱开系统、自动脱开系统、自动剪切系统、声控备份系统以及水下机器人系统。关键词:深水,防喷器,液压控制系统,仿真
琾,,,瑃,痶騡,.,。—.
琒,,.珽,篋
指导教师签名:鼍刍坠惨学位论文作者签名...盎搀学位论文作者签名:盔直日期。砷年∥月乡日日期:沙阥月;日:为。;只关于学位论文的独创性声明学位论文使用授权书本人郑重声明:所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果,论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知,除文中已经加以标注和致谢外,本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含本人或他人为获得中国石油大学6或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。若有不实之处,本人愿意承担相关法律责任。本人完全同意中国石油大学6有权使用本学位论文ǖú幌抻谄溆刷版和电子版褂梅绞桨ǖú幌抻冢罕A粞宦畚模垂娑ㄏ蚬矣泄夭棵送交学位论文,以学术交流为目的赠送和交换学位论文,允许学位论文被查阅、借阅和复印,将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。保密学位论文在解密后的使用授权同上。
,石油和天然气供求矛盾日益突出,石油供应对外依存度大。已成为国家经济安全问题之,油气资源短缺己成为制约国民经济发展的一个重要因素。目前我国的油气开发集中在陆上和浅海,勘探程度高,增产难度太。我国南海海域油气资源极为丰富,据估计,南海的石油资源量可达诙郑渲ピ藏于深水区,属于世界蠛Q笥推奂行闹唬挥!暗诙霾ㄋ雇濉盜。南海周边的东南亚国家与西方石油公司合作竟相开采南海深水油气,年产量超过万吨,而我国在南海深水区的勘探开发基本空白,为保护我国南海油气资镡,维护国家经济安全,我国已将南海葫推ψ灾骺碧娇7⒆魑!笆晃濉蹦茉捶⒄沟囊桓稣铰跃鲲睢圈斐凶瓴⑹疽馊詌『■
防喷器及其工作原理深水钻井是勘探开发工作的龙头,深水防喷器组是保证钻井作业安全最关键的设备。防喷器组在深水钻井过程中的布置如图所示渥饔檬窃诜⑸缁蛘呔时控制井口压力,在台风等紧急情况下钻井装置必须撤离时关闭井口,保证人员、设备安全,避免海洋环境污染和油气资源破坏。由于深海抢险、逃生和救援极为困难,因此对防喷器组及其控制系统的技术性能和可靠性要求非常高,目前只有美国少数几家公司能够生产,在技术和市场上都占据绝对垄断地位,相关产品价格昂贵、交货期长,不能满足我国南海深水油气田勘探开发的需要。钻井过程中用到的防喷器可以分为两大类:钻具内防喷器和钻具外环形空间防喷器。本课题主要考虑的对象是钻具环形空问防喷器,常见的环形空间防喷器有环形防喷器赐蚰芊琅缙、闸板防喷器フ宸琅缙骱退宸琅缙下文将以单闸板防喷器为例,介绍防喷器的结构。其主要由壳体、油缸、活塞、和闸板总成组成,如图所示【。安装时使用螺栓将防喷器底部的法兰与井口的套管头闸板防喷器闸板总成有四种类型好ぐ全封闸板⒐茏诱濉⒖杀渚缎咀诱和剪切盲板,如图所示。防喷器的壳体是通用的,目前液压控制的闸板防喷器是国内外广泛采用的,其优点是:开关动作迅速,操作轻便省力,使用安全可靠,维修保养①井内有钻柱、油管和套管时,利用管子闸板防喷器封闭相应管子与井眼形成的环②用盲板ǚ防喷器,井中无钻具时,可全