文档介绍：摘要武汉科技大学硕士学位论文第自动垂直钻井工具是一种带有井下闭环控制系统,可实现井下主动纠斜,保持井壁垂直,具有较高技术含量的先进钻井工具。由于自动垂直钻井工具工作于数千米深井下,考虑到井下复杂工况和环境影响,其上液控导向机构的构成将不同于常规的液压系统,对其性能提出了较高的要求。本文详细阐述了自动垂直钻井工具的研究意义及国内外发展现状,介绍了其结构特点以及推导出液控导向机构完整的数学模型。利用仿真软件包搭建符合实际功能的液控导向机构液压仿真模型,并在接近实况下进行动态仿真,揭示了该液压系统的特有性能。通过构建液控导向机构液压系统测试实验台对液控导向机构进行了实验,比较实验与仿真结果,证明了常压下的仿真与实验基本一致,所建立的液控导向机构的仿真模型是正确、可靠的。而后利用此仿真模型对超常环境压力下的液控导向机构进行了数字仿真,仿真结果表明由于超常环境压力的工况可改善系统油泵吸油性能,提高纠斜油缸的响应速度,因此液控导向机构具有适应超常环境压力的特性。目前对液控导向机构还无法进行近实况的实验,本文提出利用仿真软件对该机构进行模拟实况的数字仿真是一种经济、实用的研究方法,而且仿真结论还得到了实验的验证,因此本文所研究的内容为液控导向机构的研制提供有益的借鉴。关键字:自动垂直钻井工具液压导向机构液压仿真模型动态仿真超常环境压力
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第一章绪论武汉科技大学硕士学位论文本课题研究意义我国石油工业自新中国成立以来有了长足的发展,相继建立了大庆油田、辽河油田、江汉油田等大型油田。随着上述油田相继进入后开采期以及国民经济快速发展对石油需求量日益增加,国产石油已无法满足国内需求,石油供需矛盾日益凸现。为了解决能源危机,我国在西部新建立了新疆塔里木、克拉玛依、玉门等西部油田,它们已成为我国重要的油层,井深相对较深,大多井深在陨希怪本左右。井易斜,钻速低,防斜打快非常困难,成为钻井技术的难题,,严重制约勘探开发周期,威胁西气东输基地的气源供应和国家经济建设。在我国高陡构造地层的防斜打快是一个尚未解决的技术难题。目前直井的井斜控制主要还是靠常规的降斜方法,但这些方法都存在着相应的问题。如钟摆组合降斜慕斜能力严重地受到钻压的影响,利用这种钻具组合只能采取吊打的方式,不能采用较大的钻压,是一种以牺牲钻速换取井眼质量的消极方法。常规的降斜方法通常导致钻探周期较长,开采成本显著增加。从目前石油钻探技术发展的状况来看,自动垂直钻井技术是解决井斜的有效方法。自动垂直钻井技术源于联邦德国的大陆超深井计划碖计划8眉苹甑木深达万米,而且井深部地层很多都是结晶岩,地层倾角大,在这样的条件下用常规的钻井工具很难使井眼保持垂直。经过研究与试验,苹难芯咳嗽痹谝患也擅汗疽延械自动打孔技术上研制出自动垂直钻井系统。该自动垂直钻井系统可以大大改善垂直井段井斜和井斜变化率,机械钻速相对较高。该技术的应用突破了高陡构造地带防斜打快的技术瓶颈,大大加快山前构造地层的油气勘探开发进程【丁自动垂直钻井系统且恢帜芄蛔远行Э刂凭薄⒈V钻头始终沿垂直方向钻进的机电液集成钻井装置。该工具的特点和作用具体表现在:可施加较大钻压,大幅度提高机械钻速,缩短钻井周期,降低成本;具有井下自动闭环控制功能,无需人工于预,钻井效率高;井眼狗腿度小,钻柱摩阻/扭矩小,可减少钻具和然气集团在塔里木油田引进国外自动垂直钻井系统等际醴瘢褂第气源基地【¨。在西部石油勘探的过程中,遇到防斜快打的技术难题。由于西部钻井遇到高陡构造地套管磨损,降低钻具扭断落井风险;特别适用于解决高陡构造及易井斜地区的防斜打快问题。由于我国西部油田、东部及其他很多地区都有严重的井斜问题,年中国石油天证明该工具能很好地控制高陡构造井斜问题,并提高钻速节约钻井周期,从而较大幅度缩短勘探开发周期。目前只有国外少数几家公司掌握了该项技术,他们对外只提供技术服务,且服务费用有不断增加趋势,使该项技术难以在我国长期大面积推广应用。为了从根本上解决国内油气勘探开发急需,提高我国在国际石油开采市场中的份额,积极拓展海外石油
置一一试验了中秃鳶一。正是由于低车某晒ττ茫镁木蟛糠志武汉科技大学硕士学位论文市场,研制具有我国自主知识产权的自动垂直钻井系统具有重大的现实意义。自动垂直钻井技术国内外研究现状獯怪弊昃低逞芯肯肿自动垂直系统是属于现代井下闭环控制钻井系统中的一种,目前国外有多家石油钻具公司致力于这一先进的钻井工具的研究,并取得了一些初步的成果。鹿罹佬盫】垂直钻井系统。九十年代初,德国进行了超深井钻井项目眉苹昃畲锿蛎祝揖畈康夭愫芏喽际墙峋а遥夭闱憬且话W右,在这样的条件下用常规