旋转防喷液压控制系统研制

论文摘要

欠平衡压力钻井是20世纪90年代国际上的一项先进的钻井新工艺,在保护油气层,发现新的储量,提高产能等方面具有重要的作用。欠平衡钻井需要一系列的专用设备,其中最主要的设备是旋转防喷系统。针对进口的欠平衡钻井用井口压力控制设备,特别是承受高压的井口压力控制设备,价格非常昂贵,使用成本很高的情况,研制了一种高压旋转防喷系统。该系统由旋转防喷导流装置、冷却/润滑动力装置、远程控制监测装置三部分组成。其核心部件——高压旋转密封总成,其内外壳体问通过轴承组及动密封组实现承载、旋转、密封功能。该系统性能指标:额定静态工作压力35MPa,额定动态工作压力17.5MPa,钻具最大旋转速度150r/min。该系统综合性能指标己达到美国Williams公司的7100型旋转防喷系统的水平,部分性能优于7100型旋转防喷系统。与进口样机相比,冷却/润滑动力装置中润滑油泵电机的温升显著低于进口样机,使得润滑油泵可以长时间连续运转,解决了进口设备中润滑油泵电机温升较大、润滑油泵只能间歇运行的问题,极大地改善了轴承总成的润滑条件;提高了冷却/润滑动力装置中制冷压缩机的功率,使冷却能力提高了67%,减少了压缩机的工作时间,保证了系统在高温高压条件下能够正常工作。该系统不仅适用于欠平衡压力钻井,而且适用于在地层压力敏感地区及含H2S或其他有害物质的地区钻井,可以承受瞬间井涌,并且能够满足特殊钻井工艺的施工要求。经过室内试验和现场试验证明该系统能长时间连续运转,各设备工作正常,各设备的性能指标均己达到设计要求。该系统的研制成功,填补了国内空白,打破了国外公司的技术垄断,提高了国内欠平衡钻井专用设备的研究开发能力,具有重大经济效益和社会效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 旋转防喷系统研制的目的及意义
• 1.2 国内外旋转防喷系统的现况
• 1.3 高压旋转防喷系统发展趋势和前景
• 1.4 本文的主要研究内容和技术路线
• 1.4.1 本文的主要研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 第2章 旋转防喷系统设计原理及结构特点
• 2.1 旋转防喷系统的结构和工作原理
• 2.1.1 进口旋转防喷系统性能分析
• 2.1.2 系统组成及功能
• 2.2 旋转防喷导流装置设计
• 2.3 冷却/润滑动力装置设计
• 2.3.1 冷却系统
• 2.3.2 润滑系统
• 2.3.3 油箱设计
• 2.3.4 电器控制及监测系统
• 2.3.5 压缩机功率的选择
• 2.3.6 门轴设计
• 2.3.7 冷却/润滑动力装置小结
• 2.4 远程控制监测装置设计
• 2.5 本章小结
• 第3章 旋转防喷系统的主要技术性能指标
• 3.1 旋转防喷导流装置
• 3.2 冷却/润滑动力装置
• 3.3 远程控制监测装置
• 第4章 本系统与几种旋转防喷系统的性能对比
• 4.1 系统的密封方式
• 4.2 系统设计的共同点
• 4.3 各系统独特的优点
• 4.4 各系统的缺点
• 第5章 室内测试及分析
• 5.1 试验内容
• 5.2 测试系统简介
• 5.3 试验要求
• 5.4 试验步骤
• 5.5 静压试验
• 5.6 旋转动压试验
• 5.6.1 温度测试
• 5.6.2 压力试验
• 5.7 室内试验总结
• 第6章 现场试验及分析
• 6.1 现场试验的目的
• 6.2 试验要求
• 6.3 静压试验
• 6.4 动压试验
• 6.5 现场试验结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢