高温高压循环流体测试系统的设计与应用.pdf

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1、1542013年第7期高温高压循环流体测试系统的设计与应用李子超李碧柳（中海油田服务股份有限公司）随着社会与工业的不断发展与进步，石油作为一种重要的流速：工业原料应用越来越广泛。但是石油是一种非可再生资源，容易开采的油田已渐渐枯竭。所以，目前油田开发的方向是向着海洋与更深的地层进行钻探。测井作为石油开采的一个重要环节，可为了保证5L/min的流速，以详细研究钻孔地质剖面、探测有用矿产、详细提供计算储量所若动力源选择150w，1500r/mind的三相异步电动机，配1:33必需的数据，如油层的有效厚度、孔

2、隙度、含油气饱和度和渗透的摆线针轮行星减速器（效率97%）。则=62mm。率等，以及研究钻孔技术情况等任务。此外，井中磁测、井中激发三．加压丝杠尺寸的确定激化、井中无线电波透视和重力测井等方法还可以发现和研究出于安全考虑，丝杠螺纹必须自锁，初选T28×2.5的梯形螺钻孔附近的盲矿体。测井方法在石油、煤、金属与非金属矿产及纹。丝杠选用不锈钢材料，丝杠外套选用黄铜，二者摩擦系数为水文地质、工程地质的钻孔中，都得到广泛的应用。特别在油气0.19。当量摩擦系数=0.19/cos15°（梯形螺纹夹角———30度）

3、=田、煤田及水文地质勘探工作中，已成为不可缺少的勘探方法之0.248，当量摩擦角=arctan0.248=14°。T28×2.5的螺纹升角为λ=一。所以测井仪器也必须与时俱进，不断向更深的地层迈进。arctan(2.5/26.75*л)=1.7°（注：26.75——螺纹中径），所以可以满设计：足自锁条件。一．系统设计的目的然后计算加力杆长度，假设不计摩擦，克服在直径30.12mm但是随着打井深度的增加，地层的压力与温度越来越高。为的加压活塞上作用的压力所做的功，等于人推动加力杆的所作了保证测井仪器工作的

4、可靠，必须对所有元器件进行高温高压的功，通常人的力量为500N左右，的测试。通常的测试办法是建立一口高温高压井，但是这种方法工作量大，不适合实验室应用，而且一些个别零件不仅需要高温高压还需要同时满足流体循环的工况，所以必须建立一套更有l：加力杆长度效的实验室测试方法。N：人的推力，500N基于以上的情况，我设计了一种专门用于实验室的高温高s：螺距，2.5mm压循环流体测试系统。设计要求能产生20000psi的压力，150℃P：系统极限压力，20000psi的高温，循环流速为5L/min，同时必须保证易于

5、操作，便于清洗D3：加压活塞直径：30.12维护，安全，无污染等要求。计算后得出加力杆长度不少于162mm，用600mm的加力液压原理图如下：杆，足以满足要求。四．集成单向阀的设计为了使系统产生单向稳定的循环流体，活塞运动时，活塞两头一方分别是抽吸和排出流体，为了使流体单向运动，需要四个单向阀来控制流体的方向。由于整个系统中所装的是模拟地层液的流体，具有粘稠，含有颗粒状泥沙，导电的特点，所以不能用常规的液压元件来制作集成阀体，必须自己制作。重点是选择耐高温的弹簧，高温会降低弹簧的弹性，经过查找选择了一种

6、进口弹簧。由于压力平衡，对单向阀并无特殊要求，设计如下：（原理图见液压原理图）二．动力源的选择及曲柄滑块机构尺寸的确定由于整个系统内部会有20000psi的高压，所以必须进行压力平衡，否决将会浪费大量的动力，整个系统只需要克服密封圈与液压缸的摩擦力做功，经过测量经过三道密封圈，产生的摩擦力约为786N，选用曲柄滑块机构进行传动，这种传动模式的速度为：（其中为输出轴转速）特点：操作简单：由单向阀控制流体方向不需要人员操作阀的开闭，极大地简化了操作。耐腐蚀：使用高强度钛合金制造基体，连接管到有高强度合速度曲

7、线为正弦曲线，我设计的活塞为双向有效，所以活塞金制造，不会产生腐蚀，保证了耐用性和安全性。有效速度为：不易堵塞：采用4个单向阀形成流体循环，流量大，不易堵塞，可以进行粘度较高的流体测试。安全性高：流体泵由高强度钛合金制造，连接管到有高强度合金制造，可以耐压达到30000psi，保证测试人员安全。设备管理155集成单向阀设计：将四个单向阀集成在一个钛合金块之内，Tcal=温度修正值靠内部打孔成为流体通道，安全性高，且减少高压管的使用（高α=标准温度（°C）下溶液的温度系数。压管要制作成弯曲状会降低强度，而

8、且往往不容易对准）。所以实验通过对不同浓度盐溶液在不同温度下的电导率来五．整体设计对溶液进行标定。在实验中使用PPM浓度，用溶质质量占全部溶由于系统要加高温，如果流体中残留量大量气体的话，会有液质量的百万分比来表示的浓度,也称百万分比浓度。PPM表示爆炸的危险，所以在测试之前需要对系统抽真空，所以安装了真一百万份单位质量的溶液中所含溶质的质量，百万分之几就叫空泵和气体节流阀。在抽真空之后对系统放气，可以把流体由有做几个PPM，PPM=溶质的