井下閉環(huán)可變徑穩(wěn)定器開題報告

本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告題目 學(xué)生姓名： 院（系）： 專業(yè)班級： 指導(dǎo)教師： 完成日期：20年月日要求1、開題報告是畢業(yè)設(shè)計（論文）的總體構(gòu)想，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計（論文）工作前期獨立完成。2、開題報告正文用A4紙打印，各級標(biāo)題用4號宋體字加黑，正文用小4號宋體字，20磅行距。3、 參考文獻(xiàn)不少于5篇（不包括辭典、手冊），著錄格式應(yīng)符合GB7714-87《文后參考文獻(xiàn)著錄規(guī)則》要求。4、 年月日等的填寫，用阿拉伯?dāng)?shù)字書寫。要符合《關(guān)于出版物上數(shù)字用法的試行規(guī)定》，如“2005年2月26日”。5、 所有簽名必須手寫，不得打印。一、 國內(nèi)外現(xiàn)狀可變徑穩(wěn)定器是一種新型的井下控制工具，在大位移井鉆井中獲得廣泛應(yīng)用，在一些重要的水平井和定向井中也有應(yīng)用。從20世紀(jì)80年代慪氣以來，國內(nèi)外一些石油鉆井服務(wù)公司開始致力于這種新型工具的開發(fā)，并有不少類型的產(chǎn)品得到了商業(yè)應(yīng)用。國內(nèi)一些研究機構(gòu)也在研制自己的產(chǎn)品。隨著油田開發(fā)難度的日益加大和鉆井技術(shù)的快速發(fā)展，利用定向井或水平井以及大位移井來進(jìn)行油田勘探開發(fā)已經(jīng)成為一種趨勢。由于應(yīng)用常規(guī)鉆井工具往往受到地質(zhì)條件、施工工藝等因素的影響，在地面難以準(zhǔn)確觀測、判斷和控制，BHA的每次調(diào)整都是通過頻繁的起下鉆作業(yè)來實施的，這就大大地增加了鉆井作業(yè)的施工周期。因此，常規(guī)鉆井工具在一定程度上已經(jīng)無法滿足日趨復(fù)雜的鉆井工藝要求。據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，穩(wěn)定器的位置和外徑顯著影響造斜，甚至改變BHA的類型。據(jù)此，國內(nèi)外各科研機構(gòu)對BHA組合進(jìn)行科研攻關(guān)并相繼研究出了遙控可變徑穩(wěn)定器，大大縮短了鉆井周期，提高了鉆井效率。但由于這些遙控可變徑穩(wěn)定器均以純機械機構(gòu)的設(shè)計來實現(xiàn)對工具進(jìn)行遙控控制，造成了工具的安全可靠性無法保障；同時，制造難度高是機液式機構(gòu)設(shè)計的另一弊端。一種打破純機械機構(gòu)設(shè)計方式又能提高工具可靠性的機電液一體式可變徑穩(wěn)定器就成為現(xiàn)代鉆井技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。隨著鉆井技術(shù)的飛躍發(fā)展，對BHA進(jìn)行力學(xué)特性影響的機液式可變徑穩(wěn)定器已經(jīng)顯現(xiàn)出其不能適應(yīng)現(xiàn)代鉆井工藝要求這一弊端，尤其是在復(fù)雜結(jié)構(gòu)井中更為明顯。針對機液式可變徑穩(wěn)定器在工具方面存在的不足，國內(nèi)外科研機構(gòu)對此進(jìn)行了科研攻關(guān)，為了實現(xiàn)可變徑穩(wěn)定器的機-電-液一體化結(jié)構(gòu)，相繼設(shè)計出了閉環(huán)自控可變徑穩(wěn)定器和電控可變徑穩(wěn)定器。閉環(huán)自控可變徑穩(wěn)定器采用井下微處理器采集和處理實鉆軌道參數(shù)，并與預(yù)先輸入的設(shè)計軌道比較，根據(jù)偏差發(fā)出指令，驅(qū)動造斜機構(gòu)使實鉆軌道回到設(shè)計軌道，該系統(tǒng)通過某種遙測線路與地面實現(xiàn)雙向通訊。目前，國內(nèi)對閉環(huán)自控可變徑穩(wěn)定器尚處于科研攻關(guān)及現(xiàn)場試驗階段，還未得到普及應(yīng)用。電控變徑穩(wěn)定器是在不起下鉆的工況下進(jìn)行井眼軌跡控制，多個電控變徑穩(wěn)定器在BHA中的靈活運用可實現(xiàn)增斜-降斜-穩(wěn)斜作業(yè)，大大縮短了鉆井周期，提高了鉆井效率。機-電-液一體式可變徑穩(wěn)定器能極大地減少起下鉆次數(shù)，并通過多個該類可變徑穩(wěn)定器的良好組合即可實現(xiàn)增斜-降斜-穩(wěn)斜作業(yè)，從而達(dá)到了鉆井工藝的要求，具有廣闊的發(fā)展前景。二、 目的意義穩(wěn)定器是石油鉆井中不可缺少的常用井下工具，主要應(yīng)用于開發(fā)井、調(diào)整井、探井、斜直井和定向叢式井。在鉆鋌的適當(dāng)位置安放一定數(shù)量的扶正器，可以組成不同形式的下部鉆具組合（BHA）,從而滿足鉆井時防止井斜的要求。鉆定向井時也可以起到控制井眼軌跡的作用。此外，使用穩(wěn)定器還可以提高鉆頭工作的穩(wěn)定性，延長其使用壽命?？勺儚椒€(wěn)定器是操作者在地面發(fā)出控制信號（鉆壓、排量以及電控信號等）使其在井下產(chǎn)生相應(yīng)的徑向改變，達(dá)到所需的外徑尺寸，從而使BHA具備相應(yīng)的力學(xué)特性，達(dá)到增斜或降斜的目的。目前投入使用的可變徑穩(wěn)定器主要為純機械式機構(gòu)，該類穩(wěn)定器由于安全可靠性無法保障以及制造難度高，同時該類穩(wěn)定器只能進(jìn)行簡單的增斜或降斜作業(yè)，因此，該類工具滿足目前飛速發(fā)展的鉆井工藝技術(shù)的要求，具有一定的局限性。機-電-液一體式可變徑穩(wěn)定器可使操作人員在不起下鉆的工況下實現(xiàn)對井下井眼軌跡進(jìn)行有效控制，極大地減少了起下鉆次數(shù)，提咼了鉆井效率，前景廣闊。目前機電液一體式可變徑穩(wěn)定器主要還處于科研攻關(guān)階段，因此，應(yīng)加大該類可變徑穩(wěn)定器的研制，使得該穩(wěn)定器及早得以運用。機-電-液一體式的可變徑穩(wěn)定器主要有電控可變徑穩(wěn)定器和井下閉環(huán)自控可變徑穩(wěn)定器。井下閉環(huán)控制技術(shù)是當(dāng)前國內(nèi)外石油鉆井的前沿技術(shù)，將該技術(shù)與隨鉆測井技術(shù)結(jié)合起來，將實現(xiàn)地質(zhì)導(dǎo)向技術(shù)，因此，該研究具有巨大的科學(xué)價值與經(jīng)濟(jì)價值。三、確定結(jié)構(gòu)方案變徑穩(wěn)定器按控制方式可分為兩大類，即遙控變徑穩(wěn)定器和自控變徑穩(wěn)定器。1、電控型變徑穩(wěn)定器遙控變徑穩(wěn)定器又稱電控變徑穩(wěn)定器。他是操作者在地面發(fā)出控制指令，從而使井下的變徑穩(wěn)定器產(chǎn)生相應(yīng)動作，達(dá)到所需外徑，使下部鉆具組合具備相應(yīng)的力學(xué)特性。電控可變徑穩(wěn)定器由控制系統(tǒng)和變徑系統(tǒng)等部分組成。機構(gòu)如圖2所示電控可變徑穩(wěn)定器是開環(huán)遙控可變徑穩(wěn)定器的一種，該電控可變徑穩(wěn)定器采用了電控設(shè)計，利用泥漿泵產(chǎn)生壓力脈沖信號并以鉆井液作為傳輸介質(zhì)，由傳感器、智能機構(gòu)和執(zhí)行裝置等集合成機-電-液一體的控制機構(gòu)。同時，電控變徑穩(wěn)定器是在不起下鉆的工況下進(jìn)行井眼軌跡控制，多個電控變徑穩(wěn)定器在BHA中的靈活運用可實現(xiàn)增斜一降斜一穩(wěn)斜作業(yè)。復(fù)位彈簧咅柱塞復(fù)位彈簧咅柱塞貨感器蘿制單元:也施限屮心賞圖1電控可變徑穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)示意圖2、自控型變徑穩(wěn)定器自控型變徑穩(wěn)定器又稱井下閉環(huán)可變徑穩(wěn)定器。它具有在井下測量、反饋、執(zhí)行的閉環(huán)回路，以負(fù)反饋方式對控制目標(biāo)（井斜角）自動修正以達(dá)到預(yù)定值的功能。對井斜角的控制仍然是通過調(diào)整變徑穩(wěn)定器的外徑值，以調(diào)整下部鉆具組合的力學(xué)特性實現(xiàn)的。井下閉環(huán)穩(wěn)定器是一種可以在井下自動調(diào)整的智能導(dǎo)向工具，其結(jié)構(gòu)如圖2,它主要由本體、泥漿活塞、可調(diào)穩(wěn)定塊、液壓系統(tǒng)和測控系統(tǒng)組成。在鉆進(jìn)過程中，井底壓差作用于主動活塞上。當(dāng)電磁閥打開時，主動活塞向推動主動桿使翼肋向外推出，改變穩(wěn)定器直徑，從而可使BHA達(dá)到井眼軌跡所要求的增斜、穩(wěn)斜或降斜時所需的穩(wěn)定器直徑。變徑穩(wěn)定器的直徑大小由控制系統(tǒng)控制電磁閥開關(guān)及開啟時間來確定。當(dāng)翼肋向外推出或收回到設(shè)計量時電磁閥關(guān)閉，此時翼肋停止向外推出或收回。在起鉆時，泥漿停止循環(huán)，測控系統(tǒng)使電磁閥打開，同時復(fù)位彈簧推動液缸下行，翼肋收回。如果有特殊情況，可通過下行通道向井下控制器發(fā)送所需要的控制指令。圖3-2自控型可變徑穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)示意圖1.鉆頭；2.本體；3.活塞；4.推桿；5.可調(diào)穩(wěn)定器塊；6.從動桿；7液壓系統(tǒng)；&彈簧；9.測控系統(tǒng)通過比較，發(fā)現(xiàn)井下閉環(huán)穩(wěn)定器在鉆井過程中，具有智能變徑的功能，可實現(xiàn)鉆井過程中的増斜、降斜和穩(wěn)斜的操作，提高井眼軌跡控制精度。因此，決定選用第二種方案。四、進(jìn)度安排第一周：選定題目，在國內(nèi)外各大數(shù)據(jù)庫查閱相關(guān)文獻(xiàn)，找資料做準(zhǔn)備工作；第二至三周：整理資料，完成畢業(yè)設(shè)計開題報告；第四周：搜索相關(guān)英文文獻(xiàn)，篩出與設(shè)計題目緊密聯(lián)系的一篇英文文章并做翻譯;第五周：根據(jù)開題報告和任務(wù)書，查閱資料完成設(shè)計的相關(guān)計算；第六至十周：完成一張裝配圖和若干張零件圖的草圖；第十一至十二周：檢查并改正圖中存在問題，最后完善并出圖；第十三至十四周：整理各種資料和計算過程完成論文和說明書；第十五周：答辯。五、參考文獻(xiàn)蘇義腦，竇修榮，王家進(jìn)?變徑穩(wěn)定器及其應(yīng)用，石油鉆采工藝[J].2003.楊海波，王洪英.國內(nèi)外遙控變徑穩(wěn)定器的最新發(fā)展，西部勘探工程[J].2006.劉英輝，蘇義腦等.井眼軌