本科毕业设计开题报告

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1、本科毕业设计（论文）开题报告偏心配水器投捞器设计学生姓名教学院系专业年级指导教师杜津逸 学号机电工程学院机械工程及自动化2011级叶哲伟 职称 讲师目录1 概述11.1 设计目的及意义12 国内外研究现状与发展趋势12.1 偏心配水器投捞器介绍12.2 国内现状12.3 国外现状22.4 偏心配水器投捞器的最新进展33 研究技术路线44 研究内容55 计划安排和预期成果65.1 设计所要完成的工作和预期成果66 参考文献 71概述11设计目的及意义偏心配水器投捞器是一种与配水器配套使用的井下工具，用于对偏心配水器中的 堵塞器实施投放、打捞的专用工具，是堵塞器更换水嘴必不可少的工具。目前，中原

2、油田进入油田开发中、后期，由于油水井套管损坏日益严重，致使许多井停产、停注， 原油产量逐年递减，为了提高油田产能，各类斜井、大位移定向井、水平井不断增多， 约占加密井的1/2。这些井的投产和转注，对斜井的技术要求加大，而且最大井斜角 达65，少数井还具有多个拐点，对井下工艺提出了更高的要求。在斜度井中，由 于井本生具有一定的斜度，使得传统的偏心配水器投捞器在下入过程中，下入驱动力 显得很不足，经常遇阻，再加上油田开发中后期，随着井筒和水质的不断恶化，井筒 结垢、反吐和死油都造成投捞器下放困难，合格率低等问题。所以迫切需要一种能在 油田开发中后期和斜度井中能高效投捞的偏心配水器投捞器。本课题的主

3、要目的是合 理的设计偏心配水器投捞器的结构，使得其能在大斜度井中下入方便，并且能有较高 的打捞合格率，最终提高油田产能。2国内外研究现状与发展趋势2.1偏心配水器投捞器介绍偏心配水器投捞器是一种与配水器配套使用的井下工具，用于对偏心配水器中的 堵塞器实施投放、打捞的专用工具，是堵塞器更换水嘴必不可少的工具，传统的偏心 配水器投捞器已经不能满足当前大斜度井工艺的要求。2.2国内现状现在我国的偏心配水器投捞器，都是传统的钢丝绞车投捞油管堵塞器的方法，而 且每一次都只能进行投或者捞的一个动作，成功率也有待提高。传统的偏心配水器投 捞器示意图，如图2.1所示。图2.1 KPX113型偏心配水器投捞器示

4、意图1 绳帽；2接头；3锁紧螺母；4弹簧爪；5锁杆；6控制杆；7扭簧；8 凸轮；9轴；10轴；11投捞爪；12压簧；13螺钉；14扭簧；15投捞头；16投捞体；17“0”型密封圈；18加重杆。双导向投捞技术主要由双导向投捞器及正、反导向偏心配水器构成，双导向投捞 器是在常规投捞器的基础上，将单导向爪改为双导向爪，实现180度导向的变换(图 2.2)。图2.22.3国外现状国外已经研制出在大斜度井中打捞成功率较高的偏心配水器投捞器。还能一次进 行多项作业，可以把下入和投捞一体化，大大提高了投捞效率。注水井堵塞器多级打捞工具(如图2.3所示)，主体(2)上端有绳帽接头(1),主 体(2)下端壁上有

5、导向笔尖(7),在主体(2)中部上分段开2至4只槽并分别安装支臂(4) ，在每段槽上端侧面安装凸轮(3)。图2.3注水井堵塞器多级打捞工具投捞减阻器主要由主体、滚轮、销轴和轴承等组成，结构如图2.4所示。使用 时，将投捞减阻器连接在投捞器的上下部位，起下过程中，滚轮不仅起到扶正作用， 而且依靠滚轮和轴承的滚动，将投捞器与油管内壁的滑动摩擦转化为滚动摩擦，以减 小摩擦力，达到降低投捞起下阻力的目的。图2.4投捞减阻器结构示意图Fig.2.4 Structural diagram of fishing resistance absorber1主体；2滚轮；3销轴；4垫片；5轴承。2.4偏心配水器投

6、捞器的最新进展强力导向投捞器主要是针对导向爪和投捞爪张开力过小进行改进的。一方面将导 向爪和投捞爪下部的压簧由一个改进为双压簧；另一方面在支撑投捞头的压簧内部增 加一个小直径压簧，改进为复合压簧（见图2.5），以克服投捞器的导向爪、投捞爪和 投捞头在大斜度井中因自身重力作用而难以完全张开到位的问题，提高导向和投捞成 功率。图2.5投捞器改进部分示意图Fig.2.5 Diagram of the improved part of the fishing tool1投捞爪双压簧；2投捞头复合压簧。多年来，偏心配水器分层注水工艺，一直占据我国各油田分层注水工艺的主导地 位，其管柱结构由多级偏心配水器

7、和封隔器所组成。与偏心配水器分层注水工艺相配 套的测试调配投捞工具，主要有座开式投捞器和提挂式投捞器。上述两种投捞器均为单作用投捞器，即下一趟井只能完成一项工作一或捞或投，其与井下堵塞器相连接的 压送头的连接方式为销钉连接。该压送头存在如下缺点：(1) 投送成功率低，只能达50%,其原因在于下井途中由于不断的震荡，连接销 钉极易被震断，造成堵塞器脱出，压送头无法完成堵塞器投送；(2) 易造成堵塞器虚投(即堵塞器定位凸轮翻转或过小，虽座人配水器偏孔中， 但不能将堵塞器安全地定位在配水器偏孔中)，以致造成测试过程中堵塞器外跑而卡 死测试工具、仪器等事故，只有靠上作业起管柱才能解决。针对上述问题，我

8、们通过 多年的攻关，成功研制出了下一趟井即能完成堵塞器投捞各一次，或同时捞出两层堵 塞器的多功能投胶皮挤压式压送头(见图2.6)。现场应用表明，该技术改进了传统 的单作用投捞器和销钉式压送头的不足，提高了测试投捞的有效率和可靠性，减轻了 测试工人的劳动强度，节约了测试费用。图2.6多功能提挂式投捞器3研究技术路线(1) 查阅与偏心配水器投捞器工作原理、功能作用、结构等方面相关的国内、 外的文献资料。(2) 了解国内、外对偏心配水器投捞器的研究现状及发展情况。（3）根据查阅到的资料，对偏心配水器投捞器的工作原理、结构等方面深入分 析，发现现有偏心配水器投捞器的不足之处。（4）对偏心配水器投捞器进

9、行初步设计。（5）应用 Creo2.0 软件建立三维实体模型，并进行三维实体模型的装配仿真， 验证其能否安装和功能能否实现。（6）对关键零部件运用 ANSYS 软件进行仿真分析，并对初步设计的结构进行优 化设计。4 研究内容对偏心配水器投捞器设计的研究主要从以下几方面着手：（1）查阅偏心配水器投捞器的国内外相关资料。查阅与偏心配水器投捞器相关的资料，了解国内外偏心配水器投捞器的发展现状 以及趋势，并熟悉偏心配水器投捞器的工况，认识现有投捞器的不足。（2）对偏心配水器投捞器进行总体设计。针对斜度井中，投捞器下入困难的问题，对投捞器的导向装置进行改进，使得投 捞器的通过性大大增加。确定投捞器的外径

10、，长度等参数。（3）初步对偏心配水器进行具体设计。完成偏心配水器投捞器的整体设计后，要对投捞爪、绳冒、导向头等各个机构进 行设计，并且设计的关键内容是对凸轮曲线、投捞爪的结构、摩擦减阻装置的详细设 计。凸轮的曲线必须要满足凸轮逆时针转动时，不能带动控制杆，顺时针转动时需要 顶起控制杆；投捞爪的结构直接关系到投捞的成功率，投捞爪中的投捞头锁紧力必须 保证上提堵塞器时不至堵塞器脱落。（4）偏心配水器的投捞器的力学分析。进行必要的计算（比如所需销钉的横截面积、投捞爪开口角度等），用 ANSYS 对 关键零件进行仿真分析,完善整个投捞器的结构设计，同时进行材料的选择。（5）绘制图纸。用 Creo2.0

11、 建好偏心配水器投捞器模型，并从中导出所需的 CAD 图纸，包括总装 图和零件图。5计划安排和预期成果表 5.1 毕业设计（论文）计划安排序号设计（论文）各阶段内容起止日期1熟悉偏心配水器应用领域、结构特点、工作原理、投捞要求3.2 3.102确定投捞器设计方案，完成初步设计3.10 4.13绘制偏心配水器总装图、零件图及初步计算4.15.104撰写设计计算论文5.106.15准备答辩材料6.16.66毕业答辩6.125.1 设计所要完成的工作和预期成果（1）毕业设计所要完成的工作 熟悉偏心配水器的应用领域，基本结构原理，投捞工作原理； 根据投捞要求，确定投捞器结构方案，绘制方案原理草图； 绘

12、制投捞器总装图、零件图（折合2.5张A0号图纸）；并完成计算设计书； 撰写毕业论文 1 份； 翻译外文文献 1 份。（2）毕业设计的预期成果 掌握偏心配水器投捞器的设计过程和工作原理； 毕业设计预期成果使用 CAD 软件绘出偏心配水器投捞器的零件图； 翻译2 万印刷字符（或译出 5000 汉字）以上的有关技术资料或专业文献。 毕业设计论文字数1.5万字以上；完成设计图纸（折合2.5张A0号图）；论文1 份，外文翻译 1 份6 参考文献1吕瑞典.油气开采井下作业及工具.北京：石油工业出版社，2008.101-1032肖国华，耿海涛.大斜度井偏心分注钢丝投捞工具的改进与应用.石油机械， 2012，

13、40（8）：90-913 李兆亮.注水井投捞工艺技术研究.中国石油和化工标准与质量：574 陈杨，安龙.偏心配水器堵塞器特殊打捞工具的研制与应用.石油矿场机械， 2006，35（4）：107-1085 张艳鸣.分层注水井小间距配水投捞技术的研究 .内蒙古石油化工， 2014，（6）：107-1086 朱一斌，张明.多功能提挂式投捞器的研制与应用.石油机械，2001，15（2）： 42-437 巨亚锋，陈军斌.注水井可投捞堵塞器.石油机械，2010，38（10）：82-848 张方瑞.ANSYS8. 0应用基础与实例教程.北京：电子工业出版社，20069 高耀东，刘学杰等.ANSYS机械工程应用精华50例北京：电子工业出版社， 201110 Anonymous. Logan International Acquires Houston Engineers Fishing Tool Line. National Driller, 2015,36（1）:42-43