연속 순환 시추 시스템은 기계, 전기, 유압, 제어 통합 등 다학과 기술을 통합하는 연속 순환 시추 기술을 실현하는 핵심 기술입니다. 주로 호스트실 어셈블리 게이트의 개폐 및 폐쇄를 이용하여 호스트 상하 밀봉실의 연결 및 격리를 형성하고 제어하며, 션트 튜브와 함께 폐쇄된 실내 드릴링 유체 채널의 전환 전환을 완료하여 단일 내부 드릴링 유체의 중단없는 순환을 가능하게 합니다. 동력 클램프, 균형 보정 장치 및 포켓 백 클램프의 조정 동작을 사용하여 밀폐강 내에서 드릴 파이프의 자동 위/아래 버클 작업을 수행합니다.
3.1..1국내외 연구 현황
1995 에서 Laurie Ayling 은 먼저 연결 중 시추 유체의 연속 순환을 유지하고 첫 번째 특허를 출원하는 CCD (연속 순환 시추) 개념을 제시했습니다. 1999 에서 네덜란드 셸 NAM 은 정량 위험 분석을 통해 연속 드릴링 유체 순환으로 비작업 드릴링 시간을 절반으로 줄이고 우물당 운영 비용 1 만 달러를 절감할 수 있다는 결론을 내렸습니다. 2000 년, Maris 가 관리하는 연속 순환 시추 연합 산업 프로젝트가 시작되었으며, Shell, BP, 도달, Statoil, BG, ENI 로 구성된 ITF 와' 산업 기술 연합기구' 의 지원을 받았습니다. 200 1, 프로젝트는 Varco Shaffer 를 장비 제조업체 및 공급업체로 선택하여 개발에 참여합니다. 2003 년 BP 는 미국 오클라호마의 육상 유정에서 연속 순환 시스템 원형을 성공적으로 테스트한 후 엔지니어링 원형의 설계 및 제조를 시작했습니다. 2005 년, ENI 는 이탈리아 남부의 Agri 유전과 이집트 연안의 PortFouad 유전에서 연속 순환 시스템의 상업적 응용을 성공적으로 실현하였다. 2006 년부터 2008 년까지 노르웨이 국립석유회사는 연속 순환시스템을 사용하여 북해 유전에 6 개의 우물을 뚫어 큰 성공을 거두었다. 근 10 년의 발전을 거쳐 해외 연속 순환 시스템은 이미 보급 응용 단계에 들어섰다. ENI 와 노르웨이 국립석유회사가 눈에 띄는 성공을 거둔 이후 영국 석유회사, 영국 가스회사, 셸 회사도 이 기술의 첫 사용을 고려하고 있다.
국내에서 중석유시추공학연구원은 2006 년부터 이 기술을 추적하기 시작했고, 이미 연구를 시작했다. 다년간의 기술 공관을 거쳐 20 12 년 4 월 9 일 중국 석유시추공학연구원과 발해 시추 기술 서비스 회사와 합작하여 건설한 과학실험정에서 이 원이 개발한 연속 순환 시추 시스템 원형의 기본 동작을 성공적으로 실현했지만, 이 시스템은 여전히 제어 정확도와 신뢰성에 많은 문제가 있으며, 원형은 핵심 기술을 더 연구해야 한다.
3. 1.2 핵심 기술
기술 발전의 성숙도와 현장 작업의 안전성을 감안하여 연속 순환 시스템의 발전은 우리나라 만 미터 심공 시추 기술의 특징에 입각하여 자주지적 재산권을 지닌 연속 순환 시추 기술을 발전시켜야 한다. 연속 순환 시스템은 기계, 전기, 액체, 일체형으로 제어되는 고급 시추 기술 및 장비입니다. 국산화 목표를 성공적으로 달성하기 위해서는 먼저 시스템의 핵심 기술에 대해 심도 있는 분석과 연구를 해야 한다. 연속 순환 시스템의 핵심 기술 및 어려움은 주로 다음과 같은 측면을 포함합니다.
(1) 고압 동적 밀봉 기술
고압 고온 진흙의 지속적인 순환과 드릴 파이프의 동작 (축 및 회전) 에서 구멍 연결 시스템의 반밀폐 게이트와 드릴 파이프 사이에 상대 회전 및 축 동작이 발생하므로 게이트의 동적 밀봉 성능이 중요한 문제입니다. 현재 외국 제품은 35MPa 압력으로 드릴을 연결하고 있으며 40 ~ 50 회 마다 슬라이드를 교체해야 합니다.
(2) 드릴 파이프 정확한 위치 및 연결 기술.
드릴 기둥과 드릴 파이프의 커넥터는 직접 관찰할 수 없는 압력 실내에서 연결 및 분해됩니다. 드릴 파이프의 위치는 상단 드라이브의 위쪽 및 아래쪽 동작에 의해 제어되고 아래쪽 드릴 기둥의 위치는 카바와 커넥터에 의해 결정됩니다. 드릴 스트링과 드릴 파이프의 나사 조인트를 적절한 위치에 유지하는 방법은 스레드 쌍을 용이하게 하는 것이 연속 사이클 작업을 성공적으로 완료하는 데 중요한 요소이자 시스템 효율성을 높이는 열쇠입니다.
(3) 드릴 파이프 연결 나사 및로드 바디 보호 기술.
드릴 파이프 본체 보호. 조이는 과정에서 드릴 파이프 튜브는 쉽게 손상될 수 있습니다. 특히 동력 카바 부분은 드릴의 무게를 감당해야 할 뿐만 아니라 충분한 통단토크를 제공해야 하기 때문에 드릴 파이프 본체와 카바 톱니판 사이의 힘 상태가 매우 복잡하여 드릴 파이프 슬립 손상 본체를 쉽게 만들 수 있으며, 심지어 드릴 스트링 슬라이딩이 우물을 떨어뜨릴 수도 있다. (데이비드 아셀, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 동력학, 동력학, 동력명언)
드릴 파이프 조인트의 맞대기 및 조임은 밀폐 된 캐비티에서 수행되며 작업자는 캐비티의 상태를 직접 관찰 할 수 없습니다. 동시에, 캐비티에 있는 고압 시추 유체는 커넥터의 나사가 큰 정상력을 견딜 수 있도록 하여 잘못 작동하면 나사가 손상될 수 있습니다. 따라서 커넥터를 맞대고 조이는 경우 드릴 다운 장치를 강제로 적용하여 드릴 유체의 맨 위 힘을 균형 있게 하여 스레드 접합면의 접촉력을 적절한 값으로 유지해야 합니다. 또한 커넥터 나사가 달라붙지 않도록 스레드 지방에는 내습력이 있어야 합니다.
(4) 진흙 변환 및 션트 기술
진흙 분류 제어의 관건은 순환 압력의 안정과 방해받지 않는 것을 보장하는 것이다. 라이저 및 바이 패스 파이프 라인의 압력 차이로 인해 직접 전환으로 인해 진흙 순환 압력이 불안정해지고 고압 진흙이 충격 밸브 부품을 씻어 낼 수 있습니다. 따라서 전환하기 전에 저압 측 파이프를 충전하고 라이저와 바이 패스 파이프 사이의 차압을 제거하여 진흙 순환 압력을 안정적으로 유지하고 밸브에 미치는 악영향을 제거하여 밸브의 서비스 수명을 효과적으로 높여야 합니다.
3. 1.3 연구 내용 및 간단한 방안
연속 순환 시추 기술을 구현하는 주요 장비는 복잡한 제어와 높은 안전 신뢰성 요구 사항을 가진 연속 순환 시추 시스템입니다. 개발 과정에서 고압 동적 밀봉 기술, 드릴 파이프 정밀 위치 및 연결 기술, 드릴 파이프 연결 탭 및 드릴 파이프 보호 기술, 진흙 전환 분할 기술 등의 핵심 기술에 대한 심층 분석 및 연구가 필요합니다.
본 프로젝트 연구는 국내외 연구 현황을 충분히 조사한 결과, 전형적인 연속 순환 시추 시스템 구조에 대한 비교 분석을 통해 이 프로젝트가 개발할 연속 순환 시추 시스템이 주로 진흙 커넥터, 션트 파이프 싱크 장치, 드릴 하역로봇, 제어 시스템 및 동력 시스템으로 구성되어 있음을 확인했습니다.
(1) 연구 내용
주요 연구 내용은 다음과 같습니다. ① 국내외 연속 진흙 순환 기술 자료의 조사 및 분석 (2) 연속 진흙 순환 제어 공정 개발; (3) 연속 진흙 순환 시스템 구현 방안 (진흙 커넥터, 션트 파이프 교환 장치, 드릴 로딩 로봇, 제어 시스템, 동력 시스템 등 포함) ); ④ 주요 구성 요소의 시뮬레이션 분석; ⑤ 프로토 타입의 전반적인 설계 및 각 부분의 설계를 연구한다. ⑥ 프로토 타입 제조 및 가공; ⑦ 프로토 타입 실험실 및 현장 실험 연구; ⑧ 연속 순환 드릴링 기술 및 최적화 기술 연구.
참조 설계 매개변수는 작동 압력 ≤35MPa, 드릴 파이프 외부 지름, 최대 토크 9kn·m, 진흙 흐름 ≤ 1200gpm(75.7L/s) 입니다.
(2) 연구 프로그램
진흙 커넥터는 세 개의 스프레이 방지 구조로 구성될 수 있으며, 각 구조 내부에는 밀폐판이 있습니다. 이 중 반봉문은 아래쪽 구조에 있고 맹판은 중간에 있습니다. 맨 위 및 맨 아래 구조에는 우회 및 밸브가 있으며, 단일 루트를 연결할 때 압력, 감압 및 드릴링 유체 순환을 유지하는 통로로 사용되는 션트 파이프 교환 장치에 연결됩니다. 드릴 스트리핑 로봇에는 강제 리프트 장치의 구동 아래 위아래로 움직일 수 있는 버클, 버클 및 걸쇠 기능이 있으며, 드릴 스트링 무게를 견디는 파워 카와가 장착되어 있으며, 버클 및 걸쇠 토크를 제공합니다. 제어 시스템은 시스템의 각 실행 부품에 동작 구동력과 구동 명령을 제공하며, 동력 시스템은 주로 유압 스테이션이며 구동 동력원을 제공합니다.
3 게이트 스프레이 방지기의 기본 구조에 따라 진흙 커플링과 션트 매니 폴드 장치에 대한 연구는 기술 개조, 진흙 션트 채널 증가, 국부 디테일 설계 강조, 신소재 선택 등을 할 수 있습니다. 고압 동적 씰의 기술적 문제를 해결하고 새로운 내압 충격 방지 구조를 설계하여 진흙 전환 전환의 교란 문제를 해결했다. 드릴 핸들링 로봇 부분은 제어 구성요소를 최적화하고 제어 알고리즘을 개선하여 드릴 파이프와 드릴 기둥의 정확한 위치 지정, 쌍 및 연결을 보장합니다. 슬라이딩 플레이트의 접촉 조건 및 재질을 개선하여 스레드 윤활 씰을 개선하고 스레드 및 로드 본체 손상을 줄입니다. 동력 시스템은 유압 구동 및 모듈식 설계를 채택하고 수동 및 자동화 기술을 결합하여 조작의 편리성과 신뢰성을 높입니다. 제어 시스템의 논리적 제어 신호는 주로 압력 및 위치 감지입니다. 여기서 압력 감지에는 밀폐 캐비티 압력, 라이저 압력 및 각 실행 매커니즘의 작동 압력이 포함됩니다. 위치 탐지는 게이트의 개폐, 진흙 밸브의 개폐, 드릴 파이프 조인트의 위치 및 각 실행 매커니즘의 동작 위치 등을 나타냅니다. 중복 설계를 통해 논리 제어 신호의 정확성과 신뢰성을 보장합니다.
3. 1.4 연구 프로그램
본 프로젝트의 연구는 각 방면의 지원, 특히 국가나 업계 과학 연구 프로젝트의 지원을 쟁취한다. 국내 국제 정보 연구 분석, 전체 기술 구현 방안, 주요 기술 및 기술적 어려움, 원형 가공, 제조 조립, 현장 실험 및 우리나라 자주 지적 재산권 연속 순환 시추 기술 최적화를 5 년 동안 완료하여 현장 선도용 요구 사항을 충족시킬 계획입니다.
20 13 년 6 월부터 20 13 년 6 월까지 연속 순환 시추 시스템의 국내외 정보 조사 및 비교 분석을 완료하여 연속 순환 시스템 개발의 기본 아이디어를 제시했습니다.
20 13 년 7 월 ~ 20 13, 12 년 6 월, 연속 순환 시추 제어 프로세스 개발, 연속 순환 시추 시스템 전체 방안 예비 설계 완료, 일부 주요 하위 시스템 설계 방안 예비 연구 완료
20 14 1 월 ~ 20 14 12 월 연속 순환 시추 시스템 상세 설계, 각 부분 (진흙 커넥터, 션트 파이프 교환 장치
20 15 년 6 월부터 20 15 년 6 월까지 연속 순환 시추 시스템의 핵심 부분에 대한 시뮬레이션 분석 연구를 완료하고, 연속 순환 시추 시스템의 전체 설계 (구현 초안) 를 완료하고, 각 부분의 설계 방안 (구현 초안) 을 완성하고, 전체 방안을 완성했습니다.
20 15 년 6 월 ~ 20 15 년 6 월, 12 연속 순환 시추 시스템 원형 가공, 연속 순환 시스템 실내 실험 설계 완료, 연속 순환 시스템 현장 실험 설계 완료
2065438 년 6 월 +2006 년 10 월 ~ 2065438 년 6 월 +2006 년 2 월, 연속 순환 시추 기술 실내 및 현장 실험 완료, 문제 요약, 새로운 최적화 및 솔루션 제안, 연속 순환 시추 기술 연구 완료
2017 ~1~ 2017 ~12 최적화 방안에 따라 정돈하고 여러 번의 실험과 결합하여 연구 목표를 달성하고 작성했습니다.