井下水力旋流器设计研究

论文摘要

随着钻井深度的增加,为增加井壁的稳定性,避免压差卡钻,保护油气层,必须在钻井液中加入固相重组分(如重晶石),以增大钻井液密度。但是随着钻井液密度的增大,钻进速度将迅速下降,钻头磨损明显加剧,为此提出了在井下实现固相分离。由于井下作业环境的限制,根据水力旋流器的结构特点优选其作为井下固相分离装置。结合现有资料,经过研究分析确定了井下水力旋流器的锥角、旋流器直径、进料口直径、溢流管内径、溢流管插入深度、溢流管厚度、底流口直径等结构参数,进行了结构设计。设计出双入口曲线型流道的旋流发生装置,通过该装置使液体切向进入旋流腔。同时在底流排出口增加了一个喷嘴,通过改变喷嘴的直径,可以调节底流口直径大小。并对设计的井下水力旋流器进行了沿程水力损失的计算,确定其损失是在可接受的范围之内。最后将所设计的井下水力旋流器缩小了尺寸,加工了实验用样机,通过室内实验验证了该结构的水力旋流器分离性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 水力旋流器发展概况
• 1.2 井下水力旋流器的国内外研究现状
• 1.3 钻井液固相含量对钻井速度的影响
• 1.4 选题的目的和意义
• 1.5 本课题的主要内容
• 第二章 井下钻井液固相分离装置的特点
• 2.1 井下钻井液固相分离装置的优选
• 2.1.1 常用固相分离装置的结构和特点
• 2.1.2 井下钻井液固相分离装置的优选
• 2.2 井下钻井液固相分离装置的特点
• 第三章 井下水力旋流器结构参数的确定
• 3.1 水力旋流器的概述
• 3.1.1 水力旋流器的分类
• 3.1.2 水力旋流器的工作原理
• 3.1.3 水力旋流器的影响因素
• 3.2 井下水力旋流器外筒直径的确定
• 3.3 井下水力旋流器锥角度数的确定
• 3.4 井下水力旋流器锥筒直径的确定
• 3.5 井下水力旋流器进料口直径的确定
• 3.6 井下水力旋流器溢流管内径的确定
• 3.7 井下水力旋流器溢流管插入深度的确定
• 3.8 井下水力旋流器溢流管壁厚的确定
• 3.9 井下水力旋流器底流口直径的确定
• 第四章 井下水力旋流器结构设计
• 4.1 旋流器锥筒的结构设计
• 4.2 旋流器溢流管结构设计
• 4.3 旋流发生器结构设计
• 4.3.1 旋流发生器入口型式的选择
• 4.3.2 旋流发生器的作用与用途
• 4.4 井下水力旋流器主体部分的构成
• 4.5 井下水力旋流器外筒结构设计
• 4.6 井下水力旋流器上部接头结构设计
• 4.6.1 上部接头的整体构造
• 4.6.2 喷嘴的设计
• 4.7 井下水力旋流器的整体构成
• 4.8 井下水力旋流器沿程水力损失计算
• 4.9 井下水力旋流器加工制造要求
• 4.10 井下水力旋流器工作原理
• 第五章 井下水力旋流器室内实验
• 5.1 室内实验用井下水力旋流器结构设计
• 5.2 室内实验用井下水力旋流器校核
• 5.3 室内实验用井下水力旋流器样机
• 5.4 实验装置及实验方法
• 5.4.1 实验装置
• 5.4.2 实验步骤
• 5.5 实验数据及分析
• 5.5.1 实验数据
• 5.5.2 实验结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢