深水水下井口装置切割回收工具设计研究.doc

深水水下井口装置切割回收工具设计研究随着海洋石油勘探开发向深水发展,人们对海洋环境保护力度的增加,要求对废弃海洋石油设施进行弃井作业。弃井作业中需切割套管至要求深度并回收井口装置,为石油设施弃置过程中关键性操作。国内深水水下井口装置切割回收工具尚处于研发阶段还不具备作业能力,阻碍了我国海洋石油事业的发展。本文以水下井口装置切割回收作业为研究对象,以结构简单、操作方便、作业安全、能适应多种井况为目标,研制新型水下井口系统切割回收工具,并根据设计工具制定了作业参数,优选配套工具。本文研究了典型井身结构中不同套管的切割回收原则及方法,确定了采用水力割刀提拉式切割回收20″+30″套管及井口装置的技术方案。分析提拉式切割回收的原理及作业方式,确定了切割回收作业配套钻具组合工具的选择。提出了能够满足提拉式切割回收功能分析的关键设备外悬挂工具结构方案,并根据钻杆旋转切割及井下动力切割两种切割动力方式进行配套工具结构设计,完成了外悬挂工具的详细设计,得到了设计工具的二维技术图纸及三维数字模型,模拟所设计工具的装配过程和作业方法。分析作业过程中不同状态下对工具的受力,利用ANSYSWorkbench对关键零部件进行有限元分析,根据分析结果评估构件的承载能力。选用螺杆钻具为井下切割动力源,设计相应外悬挂工具。分析切割过程所需水力参数要求,匹配合理液体排量及割刀活塞水眼直径,选择合适的螺杆钻具,保证切割过程的顺利实现。对比钻杆旋转动力切割及井下动力切割两种切割方式的优缺点,得出各方案所适合的作业海况,为井口装置切割回收提供作业依据。