多分支井钻完井技术中定位装置的设计与仿真

摘要

多分支井技术是继定向井、侧钻井、水平井技术之后发展起来的钻井新技术，可以在一个主井筒内开采多个油气层，实现一井多靶、立体开采，被认为是21世纪石油工业领域的重大技术之一。本文结合多分支井技术的发展现状及多分支井技术的技术关键，针对目前国内应用于多分支井技术中的几种定位方式存在的技术问题，对多分支井定位装置进行了较为系统的研究。
　　 结合我国目前多分支井技术的发展现状，确定了以4级完井多分支井的内环境为定位装置的应用环境，提出了新型定位装置的设计原则和所要具备的技术要求;根据设计原则和技术要求，确定了一种定位精确，定位可靠，承载能力强、对套管无硬伤损坏且不改变井眼直径，易于操作的定位装置的设计方案。
　　 以API5-1/2in(139.70mm)小井眼套管的相关数据为定位装置的设计参数，完成了定位装置各部分的结构设计，并利用三维建模软件Pro/E建立了多分支井定位装置各部件的三维模型。
　　 研究了多分支井定位装置特定的钻完井工艺和修井工艺，结合在Pro/E和ADAMS中建立的多刚体动力学模型，完成该定位装置在井下工作行为的仿真模拟，验证了该定位装置的可行性。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 多分支井技术

1．1．1 多分支井技术的发展

1．1．2 多分支井技术的研究现状

1．2 多分支井钻完井技术中的定位技术

1．2．1 基于卡瓦式定位的定位技术

1．2．2 基于膨胀管定位的定位技术

1．3 多分支井定位技术存在的问题及解决途径

1．3．1 存在问题

1．3．2 解决途径

1．4 本课题主要研究的内容

第二章 多分支井定位装置的设计方案

2．1 多分支井定位装置的应用环境

2．1．1 各级完井多分支井内环境

2．1．2 定位装置应用环境的确定

2．2 多分支井定位装置的结构设计方案

2．2．1 技术要求

2．2．2 设计原则

2．2．3 设计方案的提出

2．3 固定件的螺纹结构的设计方案

2．3．1 API偏梯形锥螺纹受力分析

2．3．2 变螺距螺纹接箍设计方案

2．4 本章小结

第三章 多分支井定位装置的结构设计

3．1 多分支井定位装置各构件的结构设计

3．1．1 可动体的结构设计

3．1．2 固定件的结构设计

3．1．3 定位卡爪的结构设计

3．1．4 导引部分的结构设计

3．2 多分支井定位装置的三维模型

3．3 本章小结

第四章 多分支井定位装置虚拟样机的建立

4．1 虚拟样机技术概述

4．2 多体系统动力学理论

4．2．1 ADAMS软件简介

4．2．2 ADAMS多刚体系统动力学

4．3 多体系统动力学模型的建立

4．3．1 三维模型数据转换

4．3．2 多刚体模型的参数设置

4．3．3 样机模型校验

4．4 本章小结

第五章 多分支井定位装置井下工作行为仿真

5．1 多分支井定位装置的钻完井工艺和修井工艺

5．1．1 钻完井工艺

5．1．2 修井工艺

5．2 仿真的初始化设置

5．3 井下工作行为的仿真模拟

5．3．1 定位过程的仿真模拟

5．3．2 回收过程的仿真模拟

5．4 本章小结

第六章 结论和展望

6．1 主要结论

6．2 主要创新点

6．3 工作展望

参考文献

致谢

附录