井下闭环可变径稳定器开题报告

本科毕业设计（论文）开题报告题目 学生姓名： 院（系）： 专业班级： 指导教师： 完成日期：20年月日要求1、开题报告是毕业设计（论文）的总体构想，由学生在毕业设计（论文）工作前期独立完成。2、开题报告正文用A4纸打印，各级标题用4号宋体字加黑，正文用小4号宋体字，20磅行距。3、 参考文献不少于5篇（不包括辞典、手册），著录格式应符合GB7714-87《文后参考文献著录规则》要求。4、 年月日等的填写，用阿拉伯数字书写。要符合《关于出版物上数字用法的试行规定》，如“2005年2月26日”。5、 所有签名必须手写，不得打印。一、 国内外现状可变径稳定器是一种新型的井下控制工具，在大位移井钻井中获得广泛应用，在一些重要的水平井和定向井中也有应用。从20世纪80年代怄气以来，国内外一些石油钻井服务公司开始致力于这种新型工具的开发，并有不少类型的产品得到了商业应用。国内一些研究机构也在研制自己的产品。随着油田开发难度的日益加大和钻井技术的快速发展，利用定向井或水平井以及大位移井来进行油田勘探开发已经成为一种趋势。由于应用常规钻井工具往往受到地质条件、施工工艺等因素的影响，在地面难以准确观测、判断和控制，BHA的每次调整都是通过频繁的起下钻作业来实施的，这就大大地增加了钻井作业的施工周期。因此，常规钻井工具在一定程度上已经无法满足日趋复杂的钻井工艺要求。据相关文献，稳定器的位置和外径显著影响造斜，甚至改变BHA的类型。据此，国内外各科研机构对BHA组合进行科研攻关并相继研究出了遥控可变径稳定器，大大缩短了钻井周期，提高了钻井效率。但由于这些遥控可变径稳定器均以纯机械机构的设计来实现对工具进行遥控控制，造成了工具的安全可靠性无法保障；同时，制造难度高是机液式机构设计的另一弊端。一种打破纯机械机构设计方式又能提高工具可靠性的机电液一体式可变径稳定器就成为现代钻井技术发展的必然趋势。随着钻井技术的飞跃发展，对BHA进行力学特性影响的机液式可变径稳定器已经显现出其不能适应现代钻井工艺要求这一弊端，尤其是在复杂结构井中更为明显。针对机液式可变径稳定器在工具方面存在的不足，国内外科研机构对此进行了科研攻关，为了实现可变径稳定器的机-电-液一体化结构，相继设计出了闭环自控可变径稳定器和电控可变径稳定器。闭环自控可变径稳定器采用井下微处理器采集和处理实钻轨道参数，并与预先输入的设计轨道比较，根据偏差发出指令，驱动造斜机构使实钻轨道回到设计轨道，该系统通过某种遥测线路与地面实现双向通讯。目前，国内对闭环自控可变径稳定器尚处于科研攻关及现场试验阶段，还未得到普及应用。电控变径稳定器是在不起下钻的工况下进行井眼轨迹控制，多个电控变径稳定器在BHA中的灵活运用可实现增斜-降斜-稳斜作业，大大缩短了钻井周期，提高了钻井效率。机-电-液一体式可变径稳定器能极大地减少起下钻次数，并通过多个该类可变径稳定器的良好组合即可实现增斜-降斜-稳斜作业，从而达到了钻井工艺的要求，具有广阔的发展前景。二、 目的意义稳定器是石油钻井中不可缺少的常用井下工具，主要应用于开发井、调整井、探井、斜直井和定向丛式井。在钻铤的适当位置安放一定数量的扶正器，可以组成不同形式的下部钻具组合（BHA）,从而满足钻井时防止井斜的要求。钻定向井时也可以起到控制井眼轨迹的作用。此外，使用稳定器还可以提高钻头工作的稳定性，延长其使用寿命。可变径稳定器是操作者在地面发出控制信号（钻压、排量以及电控信号等）使其在井下产生相应的径向改变，达到所需的外径尺寸，从而使BHA具备相应的力学特性，达到增斜或降斜的目的。目前投入使用的可变径稳定器主要为纯机械式机构，该类稳定器由于安全可靠性无法保障以及制造难度高，同时该类稳定器只能进行简单的增斜或降斜作业，因此，该类工具满足目前飞速发展的钻井工艺技术的要求，具有一定的局限性。机-电-液一体式可变径稳定器可使操作人员在不起下钻的工况下实现对井下井眼轨迹进行有效控制，极大地减少了起下钻次数，提咼了钻井效率，前景广阔。目前机电液一体式可变径稳定器主要还处于科研攻关阶段，因此，应加大该类可变径稳定器的研制，使得该稳定器及早得以运用。机-电-液一体式的可变径稳定器主要有电控可变径稳定器和井下闭环自控可变径稳定器。井下闭环控制技术是当前国内外石油钻井的前沿技术，将该技术与随钻测井技术结合起来，将实现地质导向技术，因此，该研究具有巨大的科学价值与经济价值。三、确定结构方案变径稳定器按控制方式可分为两大类，即遥控变径稳定器和自控变径稳定器。1、电控型变径稳定器遥控变径稳定器又称电控变径稳定器。他是操作者在地面发出控制指令，从而使井下的变径稳定器产生相应动作，达到所需外径，使下部钻具组合具备相应的力学特性。电控可变径稳定器由控制系统和变径系统等部分组成。机构如图2所示电控可变径稳定器是开环遥控可变径稳定器的一种，该电控可变径稳定器采用了电控设计，利用泥浆泵产生压力脉冲信号并以钻井液作为传输介质，由传感器、智能机构和执行装置等集合成机-电-液一体的控制机构。同时，电控变径稳定器是在不起下钻的工况下进行井眼轨迹控制，多个电控变径稳定器在BHA中的灵活运用可实现增斜一降斜一稳斜作业。复位弹簧咅柱塞复位弹簧咅柱塞貨感器萝制单元:也施限屮心賞图1电控可变径稳定器结构示意图2、自控型变径稳定器自控型变径稳定器又称井下闭环可变径稳定器。它具有在井下测量、反馈、执行的闭环回路，以负反馈方式对控制目标（井斜角）自动修正以达到预定值的功能。对井斜角的控制仍然是通过调整变径稳定器的外径值，以调整下部钻具组合的力学特性实现的。井下闭环稳定器是一种可以在井下自动调整的智能导向工具，其结构如图2,它主要由本体、泥浆活塞、可调稳定块、液压系统和测控系统组成。在钻进过程中，井底压差作用于主动活塞上。当电磁阀打开时，主动活塞向推动主动杆使翼肋向外推出，改变稳定器直径，从而可使BHA达到井眼轨迹所要求的增斜、稳斜或降斜时所需的稳定器直径。变径稳定器的直径大小由控制系统控制电磁阀开关及开启时间来确定。当翼肋向外推出或收回到设计量时电磁阀关闭，此时翼肋停止向外推出或收回。在起钻时，泥浆停止循环，测控系统使电磁阀打开，同时复位弹簧推动液缸下行，翼肋收回。如果有特殊情况，可通过下行通道向井下控制器发送所需要的控制指令。图3-2自控型可变径稳定器结构示意图1.钻头；2.本体；3.活塞；4.推杆；5.可调稳定器块；6.从动杆；7液压系统；&弹簧；9.测控系统通过比较，发现井下闭环稳定器在钻井过程中，具有智能变径的功能，可实现钻井过程中的増斜、降斜和稳斜的操作，提高井眼轨迹控制精度。因此，决定选用第二种方案。四、进度安排第一周：选定题目，在国内外各大数据库查阅相关文献，找资料做准备工作；第二至三周：整理资料，完成毕业设计开题报告；第四周：搜索相关英文文献，筛出与设计题目紧密联系的一篇英文文章并做翻译;第五周：根据开题报告和任务书，查阅资料完成设计的相关计算；第六至十周：完成一张装配图和若干张零件图的草图；第十一至十二周：检查并改正图中存在问题，最后完善并出图；第十三至十四周：整理各种资料和计算过程完成论文和说明书；第十五周：答辩。五、参考文献苏义脑，窦修荣，王家进•变径稳定器及其应用，石油钻采工艺[J].2003.杨海波，王洪英.国内外遥控变径稳定器的最新发展，西部勘探工程[J].2006.刘英辉，苏义脑等.井眼轨