本文依托于国家科技重大专项《渤海湾盆地辽河坳陷中深层稠油开发技术示范工程》和辽宁省工业攻关及成果产业化课题《车载式蒸汽驱注高温不压井修井作业机关键技术研究》,针对目前高温不压井作业中存在的问题,对集成式一体化高温不压井作业设备关键技术进行研究,主要研究内容如下:(1)整体布局、集成高温不压井作业所需的全部功能,结合车载系统,实现了集成式一体化设备的总体结构设计。并根据环境条件和高温不压井作业技术要求,对设备主要承力部分的作业平台、系统主体翻转过程及井架系统的受力情况进行了模拟仿真分析,确定了设备总体设计的安全性和合理性。(2)针对高温不压井的作业特点,在高温防喷系统结构设计的基础上,对壳体进行模拟分析,得出壳体设计合理、满足现场作业和行业标准要求;采用fluent对高温防喷系统的管柱冷却过程进行模拟分析,确定管内和管外两种冷却方式相结合的高温管柱冷却策略。(3)根据设备快速准确安装的需要,对井口对接系统进行设计,包括井架平移系统和井口提升系统两部分,并对井架平移系统关键部件支撑轴强度和井架接触应力进行模拟分析,得出平移系统设计安全且满足现场要求的结论;同时分析了井口提升系统,并指出该系统具备作业过程中快速更换防喷器密封胶芯功能。(4)在液压马达驱动、链条传动的强制起下系统总体结构设计的基础上,对链条传动系统中齿轮副受力情况进行模拟分析,得出链条副的应力、应变以及总变形量,并对链板的疲劳寿命进行仿真分析;对吊卡进行拓扑结构优化、对卡瓦进行自锁设计,并对吊卡系统强度和疲劳、卡瓦强度进行了模拟分析。(5)在液控系统原理基础上,建立数学模型,对液控系统的动态性能进行了仿真研究,通过加入积分环节和比例环节对系统进行优化和校正,改善了系统动态性能结果。(6)把工艺技术和设备结合起来,通过工艺改进缩短工序时间来提高效率,在不影响效率前提下,通过设备工艺改进来提高安全性,制定一套新的安全高效的高温不压井作业工艺方法,包括管内封堵、设备安装及管柱起下三部分,并经过分析和试验,验证了高温不压井作业工艺的可行性。