毕业设计（论文）开题报告-油井套管液压整形和扩径工具设计.doc

油井套管液压整形和扩径工具设计开题报告班级：机0205 姓名：张迪指导教师：王科社一、综述石油套管作为油田开采中的必要生产设备，主要用于钻井过程中和完井后对井壁的支撑，以保证钻井过程的顺利进行和完井后整个油井的正常运行，它是维持油水井正常运行的生命线，其使用情况的好坏将直接影响油田开采的进度和成本。国内外许多注水油田经过一段时期开发后，都遇到套管损坏情况。石油套管在油田开采过程中，发生变形、错断及损坏，轻者需要修复，影响油井产量，重者可使整口井报废，导致注采井网的不完善，造成了大量的人力、物力浪费。国内这种情况尤其突出，很多油田出现大批油水井套管损坏的现象，油田套管损坏一直困扰着我国浅层油田的开发。自70年代末我国油田发现套管损坏井以来，损失已高达数十亿元，油水井套管的大量损坏，不仅造成大量注水井停注及油井停产，直接影响油田原油生产，而目还破坏了井网，降低了水驱效率，给油田造成了大量经济损失。因此采取有效措施及时对损坏套管进行挽救和修复有很大的经济效益。目前,对于套管变形在其塑性变形的范围内，可采用如下修复办法。（1）梨形整形器(又叫胀管器)梨形胀管器（见图1）依靠反复上提下放钻具进行墩胀，靠冲击力迫使工具的锥形头楔人变形部位，进行挤胀，恢复套管变形部位将胀管器下至变形井段，依靠钻具的冲胀力，将变形部位逐步胀开。每次可以胀大的横向距离只有12mm，更换工具次数多。图1梨形整形器（2）偏心轴整形器偏心轴整形器见图2，这种工具近年来使用较多，是比较好的一种整形器。套管整形器是用以修复井内套管有压扁、凹陷等变形，使之恢复其接近正常状况的一种专用工具。套管整形器由偏心轴，其上装有上、中、下三个辊子和一个锥体头，以及固定锥体头的滚珠和丝堵等组成。将此工具下人套管变形部位之上，进行旋转并施加以适当的压力，迫使锥体头和辊子以很大的横向力，向外挤压套管的变形管壁，使之达到正常的直径与圆度。图2偏心轴整形器图3 套管刮削器（3）套管刮削器：套管刮削器用以清除油井套管内部的任何沉积物，不平整物或毛刺，依靠管柱加一定钻压，由转盘带动管柱及铣锥旋转，切削需修整的部位，达到扩径目的。（4）连续胀管技术工具主要由锥体心轴!滚动滑套!变径胀套及辅助零件3部分组成1,如图42连续胀管工具随钻柱下井过程中遇到套管缩径时,变径胀套停止向下移动,停留在套管变形点位置,而心轴继续下移,通过滚动滑套对变径胀套施加径向分力, 致使变径胀套膨胀,对缩径点进行扩胀挤压整形,当心轴完成个位移后,上提钻柱使工具复位,完成1点整形重复下放钻柱,使心轴下移又可对第2缩径点进行整形在施工过程中连续胀管工具可自行找到套管缩径点,由工具允许的最小直径一次对该点扩胀到套管原始通径,克服了常规胀管器在施工过程中需要整形尺寸分段造成的多次起下钻柱的缺点,从而提高了现场施工效率。图4连续胀管整结构（5）爆炸胀形法采用电流引爆高压电雷管或投棒撞针引爆的方法,将炸药爆炸瞬间释放出的巨大能量通过液体介质的传递作用于离它很近的套管内壁上,克服套管本身阻力和管外物质的挤压力, 使套管迅速产生膨胀,达到治理套管变形的目的。但是爆胀整形法存在药量难以控制，不同的变形情况需要设计不同的爆胀整形装置，并且整形后还会引起套管爆炸硬化。 图5 爆炸胀形法二、研究内容目前，对套管变形的修复措施主要有：胀修、整形、磨铣和爆炸修复。其中，胀修的方法存在施工周期长、劳动强度大的弊端，整形的方法只能对轻度变形的油井进行修复，磨铣的方法施工周期长，施工后还要有后续的补贴措施，爆炸修复的方法主要是危险性大、对套管损坏非常严重、还要有后续的补贴措施。这些方法的实施都要有专业的修井队伍进行，费用大。因此，鉴于以上修井措施的种种弊端，我们有必要设计一种液压整形和扩经工具，采用液压装置，针对各种工具进行改造，最终做到作业强度低、修复速度快、对套管损伤小、费用低的油井套管液压整形和扩经工具。三、实现方法及预期目标针对目前工地现场采用的各种套管修复工具都存在或多或少的不足，本设计设想采用液压实现静压力套管修复装置，本装置在套管修复过程中对套管基本实现无损伤，完全依靠径向压力对套管凸现处整形，避免了大位移的移动对套管的拉裂和猛烈的撞击对套管的损伤，而且整个过程实在常温下实现，对套管的晶相组织影响变化不大；同时此装置无需特别对套管缩径检测，只要在扩径范围内即可实现连续扩径和多处扩径；且此装置施工周期短，作业强度低、修复速度快、对套管损伤小、费用低。此装置的设计重点和难点在于整个装置空间范围有限，结构设计要求较高，同时对选材也是很大的考验；不足之处在于因受径向结构尺寸的限制扩径范围收到很大的限制，尤其对缩径严重处，可能无法实现修复。图5 油井套管液压整形和扩径工具设计方案示意图四、对进度的具体安排总时间以十六周计算：第一周：毕设动员，会见导师，接受毕设课题，并初步了解本课题的设计的内容和方向。第二周：初步构思，了解本课设的都需要哪些专业知识；第三周：进行调研，到校图书馆，国家图书馆，以及网上搜集相关资料；第三周：对本课设资料进行初步筛选，分出有用及无用资料；前四周：进一步构思，深入了解本课题设计内容，撰写开题报告，调研报告等；本四周进行主要任务的同时，并进行相关软件的学习。第五周：进行课题内容的初步结构构思，并着手绘制结构草图；第六周：初步绘制结构的零件草图；第七周：绘制结构装配图；第八周：进行结构优化和调整；本四周进行草图绘制的过程中，进一步加强绘图软件的学习，为以后的动画设计和制作打下基础；第九周：进行结构动画制作；第十周：绘制零件图和装配图；第十一周：进行结构校核和计算，尤其进行关键零件的计算和校核，并选材；第十二周：进一步进行整体结构的全面校核和优化以及创新设计；第十三周：进行论文资料整理，准备进行毕业论文的撰写；第十四周：撰写毕业论文；第十五周：导师进行毕设论文的初步审查，按照指导意见进行修改；第十六周：准备进行毕设答辩；五、参考文献1 董双平，李鹏等. 爆炸整形修套工艺技术.河南石油，2005,19(2):76-802 徐宏权,张家桂等. 套管修复配套工.石油矿场机械,2005,34(6):56-593 刻亮钊，杨反主等.冀东油田套损井修复工艺技术.石油工程建设，2005，增刊：77-804 张志友,周云璋等. 套管整形修复技术研究及应用.油气井测试,2001,10(4):51-545 高彦生,虎镇峰等. 油井套管缩径连续扩胀整形技术研究.特种油气藏，2004，11(3):62-646 张 毅,李鹤林等.我国油井管现状及存在的问.焊管,1999,22(5):1-607 李森茂,吴德强等.油井变形套管的爆炸整形.OIL FIELD EQUIPMENT,2001,30(5):44-458 付丽霞,马立军等.油水井套损原因、检测方法及修复措施.石油钻井术，2002，30(4):53-569 孙松尧主编.液压与气压传动专著.东营:中国石油大学出版社,200510 王积伟,章宏甲等编.液压与气压传动专著.北京:机械工业出版社,200011 国建军,赵玉华主编.特种抽油泵及常用井下工具手册专著.北京:石油工业出版社,200212 苏玉春主编.油田设备专著.北京:机械工业出版社,199513 王优强,张嗣伟编.连续油管的挤毁压力分析.石油矿场机械,1999,2:37-4014 NemanK R.Coiled tubing pressuretension limit.Proceding from offshore Europe 91,September 1991:26927615 API Spec 5CT 套管和油管规范S第三版，199016 高连新,杨勇等. 套管内壁磨损对其抗挤毁性能影响的有限元分析.石油矿场机械，2000，3：394117 肖绍嵩编. 石油套管及钻杆生产现状及发展趋势.石油矿场机械，2002，31（6）：192218 Dr