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无隔水管泥浆返回钻井系统水力学计算及吸入模块设计

刘杰  
【摘要】: 国外石油公司研发出无隔水管泥浆回收钻井技术(RMR)替代常规钻井技术来解决深水钻井中遇到的一系列难题,该钻井技术去除了常规隔水管,利用直径相对较小的回流管线将钻井液和钻屑从海底井口直接泵送回钻井平台。本文结合国家重大科技专项“大型油气田及煤层气开发”中的子课题“海底泥浆举升钻井技术研究”(2008ZX05026-01),开展深水无隔水管泥浆返回钻井技术水力学分析等相关方面的研究。 在跟踪学习国外相关技术的基础上,详细分析了RMR钻井系统的工作原理、系统特性以及关键组成装备,提出RMR系统的动力配置方案。 依据能量守恒定律,建立RMR钻井系统水力学计算模型,推导出无隔水管钻井液回收钻井系统的水力学计算公式,包括钻井液温度变化计算、井内压力计算、井内当量循环密度计算、系统循环压耗计算、泵组功率计算等,并按照不同的优化原则,对RMR系统水力学参数进行优化设计。同时,根据RMR系统作业特性,给出RMR钻井井身结构的设计方法。利用Visual Basic语言编写RMR系统水力学计算程序,根据已知文献中的数据进行了算例分析,并与文献结果进行对比,验证计算公式和程序的正确性。 根据RMR系统海底吸入模块的工作要求及功能,对其进行理论分析计算和结构设计,利用Pro/E软件建立三维模型,绘制出零部件及实体装配图。同时利用ANSYS软件模拟吸入模块正常工作状况下的受力,对其进行有限元分析,分析其受力及变形状况,提取计算结果,作为海底吸入模块优化设计及强度校核的依据。


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