一种新型带压防喷密封系统的研制

论文摘要

通过分析国内外不压井带压作业工艺与设备的研究与应用现状,阐述了不同结构形式的防喷器的工作原理及其密封机理。针对胜利油田高压注水井带压作业防喷密封的工作特点,提出了一种不压井带压作业的新工艺,并研制了一套新型闸板式带压作业防喷密封系统。该系统采用了新型的防喷密封装置,这种装置以闸板防喷器可控柔性滑动密封副为核心,以配套的接箍侦测器和压力平衡阀作为辅助装置,构成井口带压作业防喷密封系统。该工艺主要是采用一对闸板防喷器通过接箍侦测器的指令信号来控制液压系统倒出油管接箍。在该系统的关键部件闸板防喷器密封胶芯的设计上应用了相关理论,通过计算推导确定了胶芯结构的主要参数,并对其结构采用了优化设计,经实践证明减轻了顶部胶芯的摩擦磨损,延长了胶芯的使用寿命。防喷器可控柔性密封的控制方式采用电液控制系统通过驱动油缸控制,通过对驱动系统进行理论分析,得到了驱动系统的传递函数,并应用MATLAB软件建立了仿真模型,并进行仿真分析,确定采用的控制系统方案的动态特性指标满足设计要求。最后,设计了一套装置和工艺,并对可控柔性防喷密封系统进行了测试,通过测试证明该可控柔性防喷密封系统满足了设计要求,性能有较大提升,符合胜利油田现场高压油水井作业的需求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 开展带压作业的目的和意义
• 1.2 胜利油田带压修井作业的需求
• 1.3 国内外带压作业工艺装备研究概况
• 1.4 本文主要研究工作
• 第二章 带压作业防喷器工作性能及可控柔性密封理论分析
• 2.1 带压作业防喷系统工作原理
• 2.1.1 带压作业系统组成
• 2.1.2 带压作业系统工作原理
• 2.2 带压作业防喷器工作特性分析
• 2.2.1 防喷器密封结构形式分析
• 2.2.2 防喷器密封胶芯失效分析
• 2.3 闸板防喷器可控柔性密封的工作原理
• 2.3.1 闸板防喷器可控柔性密封的物理模型
• 2.3.2 闸板防喷器可控柔性密封的结构分析
• 2.4 闸板防喷器可控柔性密封的力学模型
• 2.4.1 可控柔性密封受力分析
• 2.4.2 可控柔性闸板密封副的密封比压
• 2.5 本章小结
• 第三章 环形胶芯结构分析
• 3.1 模型的建立
• 3.1.1 模型的简化
• 3.1.2 单元类型确定
• 3.1.3 材料参数
• 3.1.4 接触及边界条件的限制
• 3.2 有限元非线性瞬态模拟分析
• 3.2.1 未带有弹簧骨架模型的非线性分析
• 3.2.2 带有弹簧骨架模型的非线性分析
• 3.3 本章小结
• 第四章 带压作业设备系统试制研究
• 4.1 技术研究阶段
• 4.1.1 带压作业设备系统组成
• 4.1.2 带压作业设备系统主要参数和系统原理图
• 4.1.3 液压操作控制系统设计方案选择
• 4.2 工艺装备研究、设计制造及关键部件质量控制
• 4.2.1 防喷系统工作原理及工艺设计
• 4.2.2 工艺装备设计
• 4.2.3 关键部件的质量控制
• 4.3 带压作业设备系统现场试验
• 4.3.1 现场试验基本情况简介
• 4.3.2 现场试验结果
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 个人简历、在学期间的研究成果