三级水压力管的设计

学    生：，机械工程学院

指导教师：，机械工程学院

 

生产实践

近年来，随着钻井技术的不断发展，大位移井、长水平段水平井的数量越来越多。水平钻井过程中，摩阻大，托压等问题不仅严重影响了水平井的机械钻速，也容易引起压差卡钻等井下故障，尤其是在滑动钻进时，无法给钻头施加真实有效的钻压，降低了钻进效率，延长了建井周期。为了解决该问题，先后开展了优化井眼轨道、加入井筒润滑剂，应用滑动扶正器等发面的研究和试验，但都没有完全解决长水平段的磨阻大，托压的问题。为此，开展了水力振荡器的研制。利用机械振动的原理，将钻具与井壁之间的静摩擦转为动摩擦，从而降低摩阻，减下托压。随着大斜度井、水平井钻井工艺技术的日趋成熟，特别是随着小

眼井钻井技术的应用和发展，利用报废井、枯竭井进行套管开窗侧钻

或裸眼侧钻水平井或定向井已成为国内外老油气田挖潜产能的一种

重要手段。在常规钻井作业中，无论是转盘钻进，还是井底动力钻具

钻进，均依靠钻柱的重量施加钻压。但大斜度井、水平井钻进中，随

着井斜角的增加，依靠钻柱重量施加钻压就越来越困难而且井壁摩擦

阻力也越来越大，直接影响了钻柱的受力情况，进而对钻压的传递起

到阻碍作用。因此在大斜度井、水平井及小眼井钻井作业中，这种传

统的施加钻压的方法已经不能很好地满足施工要求，而且钻柱所承受

的作业工况更加恶劣，会产生振动，特别是钻柱的纵向振动，导致钻

压不能保持恒定，进而降低了机械钻速，引起钻头(特别是高效PDC钻头)早期失效，甚至引起钻柱扭断破坏等严重事故。 可调式水力加压器研制与应用可以改变直井、大斜度井、水平井及开窗侧钻井中的水力学效果，实现准确加压及均匀送钻，并利用其体弹性吸收原理使钻压保持恒定，提高机械钻速，吸收钻柱的震动，保护钻具和钻头，有效地减少井下事故的发生。 机械产品的总体设计首先要考虑全局性问题，它的任务就是要满足机械系统的功能要求，时扩大设计系统的范围。进行总体设计时应处理好既要赶超先进水平，又要符合国法，既要有技术上先进，又要经济上合理，既要易于制造，又要维修使用方便等方面关系。对于我们首次进行机械产品总体方案设计的学生来说，设计难免存在错误和不妥之处，恳请老师批评指正。（删除)

 

(1)刘清友,单代伟,王国荣.微小井眼水力加压器结构设计及钻压计算[J].石油学报,2009.30(2):304-307

(2)祝效华,童华,刘光川,等.井下钻具力学评价新方法[J].石油矿场机械.2007,36(11):21-23

(3)谢桂芳.水力加压器在钻井施工中的作用[J].石油矿场机械,2009,,38(5):89-91.

(4)苏义脑.窦修荣.钻井推加器及其应用[J].石油钻采工艺,2005,27(3):79-81

(5)赵金洲.张桂林.钻井工程技术手册[K].北京:中国石化出版社,2004.

(6)GB1144-1987,矩形花间基本尺寸系列及位置度、对称度公差[S]

(7)

先说国外

再说国内

有哪些公司生产，结构、功能有什么差异，有哪些论文研究资料，研究的主要内容等，要进行搜集、归纳和总结。

目前石油钻井中，钻头需要的钻压是钻头上部的钻铤重量提供的，这种传统的加压方式存在许多不可避免的弊病，如送钻不均匀、跳钻、钻具弯曲等等，这些弊病都严重影响着钻具的钻速、钻头及钻具的寿命，水力加压器的成功问世很好的解决了上述的问题。水力加压器世纪末在国内开始推广应用，至今已有十余年，期间部分油气田的研究机构以及部分高校设计开发了不同结构但是工作原理类似的样机，在现场试验中取得了较理想的预期效果水力加压器在钻井施工中的作用：使用水力加压器的目的是为了实现液体加压和减少钻具的振目前对于减少钻具与井眼的摩阻问题存在争议尤其在斜井及水平井中的使用更是值得关注根据工具的特点和力学分析认为,当活塞下行至下死点时,立管压力表数值的减小是由于钻具伸长(或者说钻具弯曲度减小)。井眼中的钻具不能简单看作为刚体,应作为曲体对待,只要钻具弯曲度减小,就可使钻具与井眼的摩阻得到改善。2水力加压器在史142井的应用：压力加压技术是一项用于钻井中的实用技术,根据其液压能转化为机械能的原理研制的水力加压装置,它用于钻井液循环产生的液压力给钻头加压,从而为钻头提供一个稳定的钻压,有效改变下部钻具的受力状态,改善钻头和钻具的受力条件,达到加快钻井速度,延长钻具的使用寿命,减少井下事故,并保证本身质量的目的.通过在142井的应用,解决钻井过程中的跳钻问题,提高了钻井速度.(胜利油田管理局黄河三钻分公司)3：五极双行成水力加压器的设计与力学分析

   水力加压器通过截留作用将泥浆动力转化为轴向推力,可减少因钻具耦合震动以及钻头与岩石互相作用引起的钻压波动,从而给赚头施加较为恒定的力,延长钻头寿命,减少钻头疲劳损失,促进了钻井效率.4：水利加压装置是以循环泵压为动力,把液体的压能转化为钻压的一种井下钻井工具,用于获得稳定的钻压,解决跳钻问题,提高机械钻速,和钻井质量,该装置在现场应用表现出了使用寿命差异大的问题,分析其主要原因是活塞密封失效,采用压力诊断方法对水利加压装置的密封保持情况进行了诊断,通过对压力信号故障诊断曲线的分析以及对水利加压装置现场使用守门的跟踪统计,发现了压力波动与密封情况的关系验证了压力信号故障诊断结果与工具使用寿命的相关性与一致性,进而采取了消除故障隐患的有效措施,保证水力加压器的正常使用.

（字体、符号格式，内容看不出来自己总结分析的痕迹，脉络不清晰）

 （请多查阅文献，认真阅读，归纳总结，不要简单粘贴。）

  5主要研究内容、需要重点研究的关键问题及解决思路（字体）

5.1 主要研究内容：

建立数学模型，以水利加压器的结构为研究对象，在局部同心理论的基础上，研究水利加压器能带来的压力并且和传统的钻铤施加的压力进行比对。

（三级水力加压器的结构设计及参数计算是主要研究内容，围绕这个中心自己分析出哪些是需要计算的重要尺寸或参数。）

5.2 需要重点研究的关键问题：

（1）水力加压器的功能分析：. 水力加压器适用于石油钻井、修井、打捞、取芯等作业，其总功能是施加钻压，均匀送钻——特别是定向井和水平井

（2）功能原理的实现。

（2）结构设计：设计一种能用于现场作业的水力加压器。

5.3 解决思路：

（1）分析水利加压器的各种功能和使用要求

（2）弄清楚水利加压器加压的原理和水利加

（3）根据理解资料和一些信息设计一种有具体参数的水力加压器

请参考并细化：

（产品和研究资料调研、

功能及结构分析及优化、

重要参数计算分析、

绘制三维图及工程图。）

6.1 工作条件：

（1）通过互联网、图书馆、报刊等途径获得最新、可靠、全面的资料信息；

（2）指导老师提供的书目及相关资料。

6.2 解决办法：

（1）我们已经学过文献检索，能熟练上网查找资料；

（2）在涉及论文资料不统一、观点不明确时，多向指导老师、同学请教，获取帮助；

（3）在论文设计过程中应多修改、多传阅；

（4）在论文设计中，积极培养钻研的科学态度和善于思考的作风。

（1）2015.3.8-2015.4.10 查阅资料，完成开题报告；

（3）2015.4.21-2015.5.21 资料整理，研究计算方法；

（还有三维图和工程图绘制）

（4）2015.5.22-2015.5.31论文撰写；

（5）2015.6  毕业论文答辩。