带压作业开关柔性密封系统及其控制技术研究

论文摘要

带压作业开关柔性密封系统及其控制技术是将频繁切换密封状态的开关控制型柔性密封系统及其自动控制方法和技术的分析与综合。油田带压作业系统的核心设备是井口防喷密封装置。井口防喷密封装置是一个典型的开关柔性密封系统。本文主要对井口防喷密封装置的柔性密封结构、密封工作机理及其控制方法进行分析和研究,主要包括以下几个方面:阐述了带压作业开关柔性密封系统组成及其工作原理。进行了带压作业开关柔性密封力学性能分析。通过对防喷器密封胶芯建模分析,推导出橡胶受压变形时力与变形的近似关系,确定了密封胶芯的主要结构参数,总结出开关柔性密封的工作机理。针对高压注水井带压作业防喷密封的工艺特点及其控制方法,研制出带压作业开关柔性密封系统辅助装置。阐述了接箍探测装置和管柱扶正装置的基本原理和设计方法,并在此基础上完成了装置设计和加工制造。探索了采用电液比例控制技术对开关柔性密封系统进行控制的技术方法。建立了控制系统的数学模型,应用MATLAB软件建立了仿真模型,并进行仿真分析,使所采用的控制系统的动态特性指标满足设计要求。利用带压作业开关柔性密封系统实验装置进行密封控制压力实验,为密封控制技术提供了试验数据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 课题研究的目的和意义
• 柔性密封技术发展现状
• 国外柔性密封发展概况
• 国内柔性密封发展概况
• 可控密封技术发展概况
• 论文主要研究内容
• 第一章 带压作业柔性密封系统概述
• 1.1 带压作业柔性密封分类及原理
• 1.1.1 锥形防喷器结构工作原理
• 1.1.2 球形防喷器结构工作原理
• 1.1.3 闸板防喷器结构工作原理
• 1.2 带压作业开关柔性密封系统组成
• 本章小结
• 第二章 带压作业开关柔性密封力学性能分析
• 2.1 密封胶芯力学模型
• 2.1.1 几何方程
• 2.1.2 应力-应变关系（本构方程）
• 2.1.3 平衡方程及边界条件
• 2.1.4 有限单元离散
• 2.1.5 Mooney 材料常数的确定
• 2.2 开关柔性密封力学计算实例
• 2.2.1 密封计算参数
• 2.2.2 力学模型解算
• 本章小结
• 第三章 带压作业开关柔性密封系统辅助装置设计
• 3.1 接箍探测装置设计
• 3.1.1 接箍探测装置结构原理
• 3.1.2 接箍探测器壳体有限元强度计算
• 3.2 管柱扶正装置设计
• 3.2.1 油管柱的受力分析
• 3.2.2 油管扶正力的计算
• 3.2.3 管柱扶正装置结构设计
• 本章小结
• 第四章 开关柔性密封系统控制技术研究
• 4.1 电液比例力控制系统组成
• 4.2 电液比例压力控制系统仿真分析
• 4.2.1 开关柔性密封系统参数设定
• 4.2.2 开关柔性密封系统仿真分析
• 本章小结
• 第五章 带压作业开关柔性密封系统试验研究
• 5.1 带压作业试验系统设计
• 5.2 开关柔性密封装置性能试验
• 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢
• 详细摘要