膨胀式尾管悬挂器送入工具的研制与应用

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作者张国安
来源中国石油大学(华东)
出版年2019
摘要
随着深井、超深井和大斜度井钻井技术的飞速发展,非标准井身结构越来越普及,出现了许多的小间隙、窄窗口等复杂条件下的尾管固井。在实体膨胀管技术上发展而来的膨胀式尾管悬挂器具有外径合适,悬挂器坐挂前后环空过流面积不变等特点,能够很好的解决上述固井难题。该类型尾管悬挂器性能的优劣,很大程度上取决于匹配的送入工具功能是否完全。针对国内仅有的采用“自下而上”结构推动膨胀的膨胀式尾管悬挂器送入工具结构上的不足,通过分析国内外行业内各种尾管悬挂器应用文献资料,设计了一种“自上而下”结构推动膨胀的膨胀式尾管悬挂器送入工具,并重新设计了三级液缸机构和胶塞密封机构,增加了应急机械丢手功能,确保了工具的功能更加完善。经过理论计算和有限元仿真模拟对送入工具中关键部件强度进行了研究,研究结果表明各部件设计强度安全系数均达到2.0以上。随后,根据结构设计完成了图纸输出,进行了样机的加工和装配,分步开展了室内各功能单元性能测试、室内整机联合性能测试以及整机试验井内综合性能测试的研究和试验。试验结果表明,送入工具中的三级液缸推力、各部件的抗扭和抗拉能力、丢手功能、胶塞碰压后的密封能力等性能均满足设计要求,并且各功能单元性能独立,联机测试时没有发生掣肘的情况。最后按照实际需求,生产了带有“自上而下”结构送入工具的Φ177.8 mm×Φ139.7 mm规格的膨胀式尾管悬挂器产品,在山西煤层气GSS-036LR井入井使用并获得成功,实现了悬挂器送入工具的拉压、旋转、膨胀、坐挂、丢手全部功能。本文通过吸收消化国内外膨胀式尾管悬挂器送入工具的理论和结构方面的知识,针对其不足之处,设计了一种具有自我知识产权的膨胀式尾管悬挂器送入工具,并获得了现场应用成功。

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