涡轮式连续管钻井双向振动减阻工具设计与实验研究

作     者：欧阳赛赛 

作者单位：中国石油大学（北京） 

学位级别：硕士

导师姓名：张玉;葛云华

授予年度：2017年

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 082001[工学-油气井工程] 08[工学] 

主      题：连续管钻井 振动减阻工具 涡轮 有限元计算 室内实验 

摘      要：随着油气勘探开发的不断发展,钻井技术也需要不断进步和创新,尤其是在水平井、大位移井和多分支井数量的逐渐增加和小井眼钻井、老井加深和侧钻技术更为广泛应用的情况下,连续管钻井技术的发展迫在眉睫。连续管钻井技术面临着一个主要问题是摩擦阻力大、钻压传递困难,因此本文设计了一种新型的涡轮式连续管钻井双向振动减阻工具。该工具利用涡轮轴带动偏心环旋转产生的激振力和利用旋转开关调节流道开度激发的水锤效应共同作用产生双向振动,从而大幅度地降低连续管钻井中的摩擦阻力。本文根据钻井现场对减阻工具提出的要求,确定了减阻工具的振动频率和激振力等主要参数。并以此为基础完成了涡轮设计的理论计算,得到涡轮的几何参数。本文利用有限元软件ANSYS对减阻工具进行强度校核并对涡轮轴进行模态分析研究其动态性能,验证了工具结构设计的合理性。利用流体分析与仿真软件CFX模拟研究减阻工具内部的流场并计算减阻工具的压降。制定涡轮式连续管钻井双向振动减阻工具的室内实验计划,根据结构完成工具的加工和装配。通过室内实验验证减阻工具原理的可行性,并采集工具的实验数据与理论计算和模拟对比分析,完善减阻工具的设计。