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全自动泡沫流体PVT实验仪的设计论文[带图纸].doc

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全自动泡沫流体PVT实验仪的设计论文[带图纸].doc

引言第1页(共22页)全自动泡沫流体PVT实验仪的设计1引言....................................................................................................................................32发展历程............................................................................................................................42.1泡沫钻井液密度的研究分析...............................................................................42.2钻井液密度测量技术的发展................................................................................43.设计的大体思路...............................................................................................................63.1PVT实验仪的结构.................................................................................................63.2设计的原理.............................................................................................................73.3优化设计.................................................................................................................83.4主要设计部分的实物图.........................................................................................83.5技术关键.................................................................................................................84实验仪的设计....................................................................................................................94.1筒体设计................................................................................................................94.11PVT筒体材料的选择....................................................................................94.12筒体结构的选择...........................................................................................94.13筒体内径Ri的设计...................................................................................104.14筒体长度L的设计.....................................................................................104.15厚度δ的设计.............................................................................................104.16筒体的强度校核.........................................................................................135容器塞盖的设计.............................................................................................................145.1容器塞盖的结构设计..........................................................................................145.2塞盖的密封设计...................................................................................................156螺母设计.........................................................................................................................166.1螺母设计...............................................................................................................166.2螺纹联结设计.......................................................................................................176.3螺纹强度校核.......................................................................................................187活塞设计..........................................................................................................................197.1活塞结构设计.......................................................................................................197.2活塞的密封设计...................................................................................................20全自动泡沫流体PVT实验仪的设计第2页(共22页)8支架柜的设计..................................................................................................................209柱塞泵的选择..................................................................................................................2010毕业设计总结................................................................................................................21参考文献.............................................................................................................................22附录.....................................................................................................................................22引言第3页(共22页)1引言世界钻井业的长期实践表明,开发新型钻井用孔内循环流体介质,不断改善流体性能,是提高钻井速度、保证安全施工、降低钻井成本和促进钻井技术进步的重要因素之一。钻井用孔内循环介质的演进,经历了从早期无循环液到有循环液从用清水到兼用普通泥浆、优质泥浆和无固相(无粘土)钻井液从水基到兼有油基和气基低密度循环介质(空气和含气介质)从一般条件下用循环介质到兼有特种条件下和特种钻井工艺方法用循环介质等过程。十分明显,钻井技术介质的每一步发展和进步,都是和钻井施工条件及工艺技术方法的变革紧密联系的。随着钻井技术的发展,人们越来越重视油气层的保护和环境污染的控制,于是在早期普通钻井液的基础上新研制出了泡沫钻井液体系作为钻井介质。从50年代起正式用于生产的空气和泡沫钻探技术,一开始主要出现在石油和天然气钻井,它和低固相泥浆、低密度优质泥浆、无固相钻井液一样,都被视为近代钻探(井)技术的重要成就。进入7080年代,空气和泡沫钻探技术日益完善,应用领域愈益广泛,在石油天然气钻探、煤田钻探、固体矿产钻探、水文水井钻探、工程地质钻探基础工程施工、矿山爆破孔施工、锚固孔和物探震源孔施工等方面都得到广泛应用。与此同时,还发展了多种低密度循环介质,如雾状气、充气泡沫泥浆等,这些都为泡沫钻井技术的扩展和推广应用创造了条件。泡沫钻井液性能稳定,具有静液柱压力低、润滑性和携岩性能好、滤失量小、抗污染和助排能力强以及对油层伤害小等优点。针对油气低压、低渗的地质特点,以泡沫为钻井液,合理利用配套的泡沫钻井工艺,可最大限度地减少对油气的侵害,且将污染控制在最小。开发井钻井液重点在于解决两方面的问题,一是油层保护二是井壁稳定。开发井的油层保护工作主要表现在控制钻井液密度方面。而在钻井过程中,泡沫钻井液的密度受温度、压力等因素影响较大,为了使钻井工程能正常进行,必须弄清微沫钻井液体系密度温度、压力之间的关系。全自动泡沫流体PVT实验仪就是为此目的而专门研制的。它不但能测量出钻井液密度随压力、温度的变化情况,而且能准确测量出钻井液密度的具体值。全自动泡沫流体PVT实验仪的设计第4页(共22页)2发展历程2.1泡沫钻井液密度的研究分析随着泡沫钻井技术的应用和发展,人们对泡沫钻井液密度的研究分析也逐渐深入。在钻井过程中人们把钻井液比喻成钻井的血液,钻井液性能的好坏直接关系到钻井的成败,随着钻井技术的发展,钻井液技术也在不断地发展,由起初的清水自然造浆发展到目前的水基、油基和气基三大钻井液体系,能够满足各种复杂地层和各种井型的钻井需要。早期的钻井技术通常采用的是普通钻井液,尽管我国的钻井技术在不断的发展,然而由于历史和社会的各种原因,也由于人们对环保的忽视,对地质层保护的重视不够,我们对钻井液的研究不够深入,也一直没有采用理想的钻井液。70年代到80年代初,我国实行对外开放的政策,国民经济建设进入了一个崭新的发展时期,我国石油工业也得到迅速发展。国外大约在五十年代开始研究和使用泡沫流体,当时美国在易塌层打了一口大直径的井,后来在加利福尼亚州标准石油公司研制出一中种耐原油和盐水的稳定泡沫,它可用于在低压油藏钻井油层及修井。那时已认识到泡沫密度小,具有较强的清除和携带岩屑能力。这期间我国也大胆引进了国外先进技术,在钻井技术方面取得了很大的进步。不可否认,我国泡沫钻井技术起步较晚。80年代中期,首先在石油部门利用泡沫进行钻井和洗井工作,同时也研制出了几种泡沫剂(如F873﹑TAS等),人们还发现泡沫钻井液对地质油层的伤害较其它普通钻井液小很多,在环保方面也发挥了很大的功效。但在理论上探讨不够,还没真正形成一套用于指导实际生产的理论体系。近年来,随着我国钻井技术的飞速发展以及多年的研究和探索,泡沫流体的应用已取得了很大的成效,目前泡沫钻井液钻井在辽河油田和胜利油田得到广泛采用。新疆吐哈油田也开展了泡沫钻井液钻井,成功开展了牛102水平井,使泡沫钻井液欠平衡钻井的使应井身范围更趋于多样性和广泛性。在实践中,泡沫钻井技术理论方面的研究也渐渐深入。对泡沫本身而言,主要有泡沫的质量参数﹑泡沫的悬浮性和携岩能力﹑泡沫的滤失能力﹑泡沫的热物理性能﹑泡沫的腐蚀性和泡沫的导电性等。对泡沫流体应用而言,由于冲洗介质的固相含量﹑固相类型﹑密度等对钻井效率影响很大,所以人们在实际应用中一直倾向采用密度较低﹑静压柱压力较引言第5页(共22页)小的泡沫冲洗介质,以提高钻井效率。由此泡沫钻井液密度的研究引起了广泛的关注。其研究工作主要归结为以下三个方面模拟实验研究高温高压对钻井液的影响提出了相应的钻井液密度模型在模型的基础上计算钻井液对井下压力的影响。由提出理论到通过建立模型装置来研究再到后来在模拟地质层条件下研究钻井液密度随温度压力的影响而变化,这一系列研究取得了辉煌的成就,它得出了钻井液密度与温度压力之间的关系,在钻井方面为实际生产起到了很好的知道作用。可以肯定的说,随着经济的发展和技术的进步,泡沫和泡沫钻井技术的应用范围将越来越广,对钻井液密度的研究也将发挥更大的技术和经济效益。2.2钻井液密度测量技术的发展多年来,我国测量钻井液密度的技术不断取得进步,在引进国外技术,消化吸收和自主开发的基础上,取得了重大突破。由起初的只能测量给定体积流量的钻井液的密度,方法是将仪器底座放置在一个水平平面上,测量钻井液的温度并记录在钻井液报表上,将待测钻井液注入到洁净、干燥的钻井液杯中,把杯盖放在注满钻井液的杯上,旋转杯盖至盖紧。要保证一些钻井液从杯盖小孔溢出以便排出混入钻井液中的空气或天然气,将杯盖压紧在钻井液杯上,并堵住杯盖上的小孔,冲洗并擦净擦干杯和盖。将臂梁放在底座的刀垫上,沿刻度移动游码使之平衡。在水准泡位于中心线下时即已达到平衡,在靠近钻井液杯一边的游码边缘读取钻井液密度值。前些年,根据中国石油天然气行业标准SY515487,按储层流体高压物性分析要求对泡沫钻井液密度测定装置进行改进,研制出了泡沫钻井液密度测定装置,建立了测定泡沫钻井液密度压力温度关系的方法。主要包括模拟井筒中钻井液转动起来改进装置加热模式,使加热范围扩大到300℃。该装置能测量运动中钻井液的密度,克服了以往只能测量钻井液在静止条件下的密度。全自动泡沫流体PVT实验仪与上面的测定装置原理基本相同,利用计算机软件跟踪测试,更好的测定不同类型泡沫钻井液在不同地层温度,压力条件下的密度,并能够自动测量采集数据、计算并分析打印试验结果,测量更精确,可以为钻井设计提供重要的实验数据,更好的服务于我国的钻井技术。

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