煤層氣徑向噴射轉向器設計及高壓管優(yōu)選.pdf

1、當前煤層氣面臨單井產量低、遞減速度快及開發(fā)成本高等難題,徑向噴射鉆井技術為低壓、低滲的煤層氣提供了一種經濟高效的開采途徑。但目前該技術由于高壓管受到的滑道阻力大,徑向水平段延伸能力有限,導致達不到設計深度、增產效果差,甚至水平鉆進失敗。為了增強高壓管的彎曲轉向和水平延伸能力,開展了轉向器軌道參數(shù)的優(yōu)化設計、高壓管優(yōu)選以及轉向器的初步設計。
　　 根據(jù)轉向軌道參數(shù)對滑道阻力的影響規(guī)律,對軌道參數(shù)進行了初步優(yōu)選;建立了高壓無縫鋼管的

2、評價模型及高壓軟管的優(yōu)選原則,對高壓管的幾何參數(shù)和材料參數(shù)進行了初選。通過有限元軟件ANSYS對無縫鋼管的彎曲轉向進行了數(shù)值模擬,結果表明:φ10×1mm的無縫鋼管在通過雙向彎曲轉向軌道以及單向彎曲軌道后的矯直效果都可以滿足工程的實際要求;單向彎曲轉向軌道的滑道阻力在850N左右,比雙向彎曲軌道小;其外徑和內徑尺寸在主軸方向上增加,副軸方向上減小;壁厚在主軸和副軸兩個方向上都減小,但內、外徑的尺寸和壁厚的變化量都在1mm以內。同時,根據(jù)

3、雙向彎曲軌道和單向彎曲軌道對無縫鋼管的矯直效果進一步優(yōu)化了軌道參數(shù)。根據(jù)單層板串并聯(lián)模型和多層板的三維彈性理論,在計算鋼絲纏繞增強復合層和高壓軟管整體各向彈性常數(shù)的基礎上,給出了計算高壓軟管各層應力分布及應變規(guī)律的理論方法,并據(jù)此模擬了高壓軟管在內壓和軸向力聯(lián)合作用下的受力及變形。
　　 為了避免無縫鋼管的轉向困難以及送進易發(fā)生屈曲失穩(wěn)的問題,結合數(shù)值模擬的研究結果,設計了一種短距離自推式轉向器系統(tǒng)。該轉向器可以對無縫鋼管在轉向