作业机辅助解卡技术研究

论文摘要

通过分析国内外管柱解卡作业工艺、技术与设备的应用现状,阐述了不同结构形式的辅助解卡装置的工作原理和优、缺点。针对国内修井作业解卡设备的功能需求,为了解决解卡作业中安全、高效等问题,结合油田修井作业现场实际工作情况研制了一种油水井修井作业中用来辅助作业机提升出井中受卡管柱的设备。该设备采用液压远程控制,安全可靠。研制的辅助解卡设备主要由液压举升装置、液压卡瓦装置、底座支撑装置、液压动力源和液压控制系统构成。液压举升装置是解卡过程的主要驱动部件,用于提升井下被卡油管柱。液压卡瓦装置由固定液压卡瓦和游动液压卡瓦组成,是举升过程中的重要承载部件,能将油管柱在任意位置可靠地夹紧。举升液压缸和液压卡瓦的配合实现了设备的举升能力和行程倒换功能,从而能够将被卡管柱从井中提出。通过控制液压底座支撑装置支撑液压缸的伸缩来调整支撑的高度,从而使液压底座支撑装置能够分担提升油管时的过大载荷,保护井中的套管不会被损坏。对液压站进行合理布局,并对液压站系统进行实体建模,所有液压元件经过合理设计组装在一个底座基础上,便于搬迁和移运。液压卡瓦装置是辅助解卡设备的重要承载部件,卡瓦壳体和卡瓦牙板齿的强度是影响卡瓦装置工作可靠性的关键要素。根据管柱解卡作业的要求对液压卡瓦装置进行结构设计,并应用SolidWorks与ANSYS软件对卡瓦壳体、卡瓦牙板齿进行有限元分析,研究辅助解卡设备结构的安全性。在理论研究的基础上进行室内和油田现场试验研究工作。通过室内试验检验辅助解卡装置的性能,获得举升力及其对应的液压力、举升速度、卡紧压力等参数,为管柱解卡作业提供依据和指导;通过现场试验进一步检验该辅助解卡装置的工作性能,证明该装置能够满足油田现场修井作业的需要。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 国内外修井设备发展现状及趋势
• 1.2.1 国外修井设备发展现状
• 1.2.2 国内修井设备发展现状及趋势
• 1.3 管柱解卡技术概况
• 1.3.1 常见管柱卡钻的类型
• 1.3.2 解卡工艺技术
• 1.4 国内作业机辅助解卡装置发展概况
• 1.5 论文主要研究内容
• 第二章 作业机辅助解卡装置设计
• 2.1 作业机辅助解卡装置设计的总体要求
• 2.2 作业机辅助解卡装置的组成
• 2.2.1 液压举升装置
• 2.2.2 液压卡瓦装置
• 2.2.3 液压辅助支撑装置
• 2.2.4 液压系统
• 2.3 液压系统的设计
• 2.3.1 液压系统控制原理
• 2.3.2 液压站的设计
• 2.3.3 执行元件的选择
• 2.3.4 液压泵的选择
• 2.3.5 柴油机的选择
• 2.4 作业机辅助解卡装置的工作原理
• 2.5 本章小结
• 第三章 作业机辅助解卡装置关键部件的设计与分析
• 3.1 力学分析原理
• 3.1.1 有限元法的基本思想
• 3.1.2 线性结构静力学空间问题有限元基本原理
• 3.1.3 ANSYS 简介
• 3.1.4 实体单元的选用
• 3.2 液压卡瓦装置结构设计与主要部件有限元分析
• 3.2.1 液压卡瓦装置的结构设计
• 3.2.2 液压卡瓦装置壳体有限元分析
• 3.2.3 液压卡瓦装置卡瓦牙有限元分析
• 3.3 液压举升装置结构设计及强度校核
• 3.3.1 液压举升装置的结构设计
• 3.3.2 举升液压缸强度校核
• 3.4 液压辅助支撑装置结构设计与主要部件有限元分析
• 3.4.1 液压辅助支撑装置的结构设计
• 3.4.2 支撑连接板有限元分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 作业机辅助解卡装置试验
• 4.1 作业机辅助解卡装置室内试验基本情况简介
• 4.1.1 室内试验主要内容及过程
• 4.1.2 室内试验结论
• 4.2 作业机辅助解卡装置现场试验基本情况简介
• 4.2.1 现场试验准备工作
• 4.2.2 现场试验设备调试
• 4.2.3 现场试验解卡操作
• 4.2.4 现场试验收尾工作
• 4.2.5 现场试验结果
• 4.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢