深水水下井口套管回接装置设计与研究

深水水下井口套管回接装置设计与研究

论文摘要

水下井口套管回接系统是连接水下井口和各种规格套管、打通油气通道的重要装备。水下套管回接系统与水下井口配套使用的,每一种类型的井口对应一种类型的套管回接系统。本文对“水下井口套管回接技术”相关部分的研究是国家高技术研究发展计划(863计划)海洋技术领域重大项目“南海深水油气勘探开发关键技术及装备”第二批立项课题“海洋深水水下井口头系统与生产平台采油井口系统研制技术(2007AA09A102)”的延续。本文在对比分析国外相关产品和技术的基础上,系统研究了水下井口套管回接方案,以安全可靠、高效、低成本为目标,确定了系统的回接方案,并根据回接方案制定了回接程序。回接接头是回接系统中最关键的部件,本文完成了海洋油气钻采常用套管方案(20in隔水套管、13-3/8in表层套管、9-5/8in生产套管)的回接接头的结构设计,并借助ANSYS对设计完成的回接接头关键受力部分进行了静力学分析,对局部结构进行优化。结果表明,设计的回接接头(三种规格的套管)结构合理,强度满足设计要求。锁紧和密封是回接系统的关键技术,锁紧的质量和密封可靠性直接影响整个海洋石油开采系统的安全性和可靠性。探讨了不同连接形式和密封形式,对本文中的锁块锁紧、金属面密封、矩形密封圈做了分析。利用ANSYS分析软件针对不同过盈量下金属面密封性能做了对比。最后提出了用以遇水可膨胀橡胶为基体的密封圈设计,为水下系统密封提出一种构想。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 绪论
  • 1.1 课题研究背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.2.1 国内回接技术研究现状
  • 1.2.2 国外回接技术研究现状
  • 1.3 论文研究内容及论文结构
  • 第二章 水下井口回接系统原理方案研究
  • 2.1 概述
  • 2.2 水下井口回接系统原理方案研究
  • 2.2.1 水下井口回接系统的组成
  • 2.2.2 水下井口套管回接系统功能原理分析
  • 2.2.3 回接接头的型式与特点分析
  • 2.2.4 水下井口回接方案的确定
  • 2.2.5 三种套管的回接程序
  • 2.3 国内回接实例
  • 2.4 本章小结
  • 第三章 回接系统结构设计
  • 3.1 水下套管回接系统(含套管)受力分析
  • 3.1.1 海洋环境载荷影响因素分析
  • 3.1.2 重力作用
  • 3.1.3 轴向压应力
  • 3.2 回接接头结构设计
  • 3.2.1 20in隔水套管重力坐放式回接接头
  • 3.2.2 13-3/8in表层套管重力坐放式回接接头结构
  • 3.2.3 9-5/8in生产套管重力坐放式回接接头
  • 3.3 关键部件有限元强度分析
  • 3.4 本章小结
  • 第四章 回接接头的锁紧和密封关键技术研究
  • 4.1 锁紧
  • 4.2 密封
  • 4.2.1 密封形式的选择
  • 4.2.2 密封体接触应力分析
  • 4.2.3 密封材料的选择
  • 4.2.4 密封环创新设计
  • 4.3 本章小结
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 研究总结
  • 5.2 研究展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 相关论文文献

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