地层测试工具关键部件的结构设计与分析

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为了评估油气井目的层的产能,石油工作者往往需进行试井。目前,现有的地层测试技术有一定的局限性,使得测试周期和测试成本居高不下。新型地层测试工具在一次下井作业中,能够完成多个地层的测试。而国内对地层测试工具的研究尚处于起步阶段,欧美发达国家各知名公司掌握核心技术,研制出新型地层测试工具迫在眉睫;同时,自主研制新型地层测试工具能大大减小国内各大油服公司生产作业成本。本文针对地层测试工具的关键部件电子液压泵进行研究,它作为地层测试工具的核心部件,主要功能是将井筒中膨胀液泵入至封隔器胶筒中直至达到坐封状态,使得地层测试工具完成多个地层间的封隔和测试。通过分析国外现有地层测试工具的结构原理并消化引进类似产品的巧妙之处,进而选择一种操作简单、适用性强、可靠性高的开环控制方式来实现控制目的。采用正排量控制法使工作泵的排量在额定排量与控制排量之间切换,这种控制信号使得执行机构作用于电子液压泵的换向机构,即实现换向的目的。通过对电子液压泵的泵抽系统进行进一步分析,计算膨胀液滤液经加压后在其阀体中压力损失,进而得到液压系统的外负载大小及其他主要参数。在此基础上,应用PRO/E对各主要总成进行结构设计并进行实体装配,为后续虚拟样机提供可靠的依据。同时,利用有限元法对驱动轴与活塞间螺纹连接接触应力进行分析,得到牙型处的最大应力为411.8MPa小于两者材料较小的屈服极限,满足要求;同时,止回阀阀体、液压缸缸体作为承压元件,对其进行强度分析,得到其所受最大应力小于材料的屈服强度,处于安全状态,为结构设计给予校核。本文对国内新型地层测试工具的研究与发展起到一定作用,进一步加深对井下工具的认识;同时,在国外井下工具的技术封锁下,本文也为国内自主研制提供了依据以促进国内石油开采技术的发展。
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