油田连续油管井下切割设备的结构研究

摘要

对修井过程可能出现油管、套管管柱卡钻等事故，现场一般通过大力上提，活动上提等基本程序解卡，如仍不能解卡管柱时，必须采用将管柱切断的方式将油管提出井外。目前油井有些是小管径、大斜度油井，要求解决井下切断设备有效高效的切管以及小管径及大斜度井设备难以输送到指定位置的问题。本设计专门针对于小口径油管及设备难以到达油井而设计，具有自动化程度高、效率高、切割断面平整，易于提出井外的优点，本论文主要包括以下内容：
　　(1)介绍了井下油井油管切割设备的结构设计，并给出具体的UG模型图以及CAD图以及了解设备构件之间的运动与装配关系，设备相关配合设备的使用以及设备入井、工作、出井的过程。
　　(2)通过ABAQUS有限元仿真软件对切割设备的长轴壳体进行模态分析，分析其各阶固有频率，以防止割刀在在转动过程中引起共振而影响切割的稳定性，然后对刀头、推刀杆、刀具壳体等进行应力与应变分析，确保其在在切割过程中的强度、刚度、形变位移能够保证切割设备的使用安全与寿命。
　　(3)通过推刀杆进行优化设计，增大推刀杆底座的厚度以及增大底座与推杆的过度圆角，减小了其变形位移量，使切割设备平稳切割。
　　(4)解决切割设备的井下定位问题，通过马丁代克深度传感器将电平信号输送到单片机进行计数以及运算，通过液晶显示屏能够显示设备的深度、上行及下放速度等信息，便于井上人员的操作，并进行现场试验进行验证。

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第 1 章 绪论

1.1 课题的研究目的和意义

1.2 国内外研究现状

1.3 课题的主要研究内容

第2章 连续油管井下切割设备概述

2.1 切割设备的结构

2.2切割设备的工作原理

2.3切割油井井管

2.5井下切割设备使用方式

2.4连续油管作业技术

2.6主要性能参数指标

2.7本章小结

第3章 连续管井下切割设备的设计与建模

3.1 连续管接头的设计

3.2剪切释放接头的设计

3.2井下坐卡部分的设计

3.2液压螺杆马达与万向传动轴设计与选用

3.4 水力驱动切割部分的设计

3.5本章小结

第4章 井下井深定位方案设计

4.1 切割设备井下定位方案设计

4.2 切割设备井下硬件介绍与选型

4.3 光电编码盘信号接口电路设计

4.4光电编码盘的旋转鉴向

4.5 光电编码盘的计数及显示

4.6 Proteus软件仿真及pcb电路板的设计

4.7 PCB电路板及元件封装

4.8现场试验

4.9本章小结

第5章 有限元分析

5.1 有限元分析方法及理论

5.2 ABAQUES有限元软件介绍

5.3 刀具固定壳体模态分析仿真

5.4 切割设备应力应变分析仿真

5.5 本章小结

结论

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和获得的科研成果

致谢