井下控制机构与系统设计学是井下控制工程学的技术基础,是关于井下控制机构与系统设计的理论与方法的研究.该设计学主要研究的是适用于井下控制的各种实用控制信号,研究其发生、传输、放大及执行机构.建立该机构的典型结构及传递函数,再根据实际要求,应用控制链思想,设计合成整套井下控制系统.重点阐述了设计学研究中的几个基本问题,包括井下可...
排屑管路弯头磨损失效是气体钻井中的常见问题,严重影响钻进效率.为深入研究弯头磨损机理,采用计算流体动力学CFD软件对弯头内气固两相流场进行了数值模拟研究.研究结果表明,高速气流携带岩屑经过弯头时,受惯性力作用,岩屑颗粒在外壁面一侧汇聚,造成管壁冲蚀磨损,磨损区域位于弯头30° ～ 60°转角位置,弯管磨损速率的最大值远高于其平均值,说明弯...
控压钻井中,为解决井口回压控制过程中的极端非线性难题,设计了一种基于人工神经网络的“辨识器-控制器”控制系统.以径向基函数神经网络为框架构建了辨识器和控制器的基本结构,设计了径向基函数神经网络与比例环节相并联的控制器.为验证控制效果,建立了井口回压系统的非线性数学模型,应用Matlab软件进行仿真,在给定条件分别为1、2和3 MPa时系统...
为配套MZJ15/60全液压煤层气钻机,研制了一种旋转式轻便型TZG50铁钻工.该铁钻工不同于手臂式铁钻工和落地式铁钻工,它安装于井架大腿上,使用时旋转至井口中心,上、卸扣后旋转复位,不占用钻台面积,非常适合用于钻台面非常小的煤层气钻机.该铁钻工质量轻,运输时可以方便拆卸,并可快速组装;采用PLC智能控制和良好的操作面板设计使得操作非常简便,并...
采用有限元分析方法,利用SYSWELD软件模拟18CrNiMo7-6钢圆柱试件渗碳及淬火过程,并分析其渗碳场、温度场及硬度的变化规律和分布状态.模拟结果表明,渗碳过程中,圆柱试件外表面含碳质量分数先增大后减小,而心部含碳质量分数基本保持不变;淬火过程中,圆柱试件截面沿径向温差先增大后减小,冷却到9.8s时,温差最大,为293℃;冷却到12.0 s时,外表面处率...
空气钻井钻头失效主要体现在钻齿断裂和脱落、本体缩径以及花键的断裂.对钻头结构做了相关设计与优化,考虑地层岩石的水平应力和上覆岩层压力状态,建立了活塞-钻头-岩石的全尺寸互作用模型.在实际测试的岩石力学参数的基础上,利用显示动力学非线性分析方法,对2种钻头结构进行了数值模拟计算,同时对钻头侵入能、冲击合力以及扭矩进行对比分析.分...
针对气体钻井钻柱频繁失效问题,建立了钻柱与井壁摩擦生热闪温温升计算模型,研究了局部温升在钻柱表面产生的热应力,通过平均表面传热系数评价了气体钻井环空压缩空气对局部摩擦热的携热能力,并给出了计算算例.研究结果表明,钻柱对井壁的侧向力较大时,钻柱与井壁的接触摩擦可以使钻柱局部表面产生高达几百摄氏度的闪温温升,该温升使钻柱局部表面...
传统的单管多层注聚工艺所采用的井下配水器在产生节流压差的同时,聚合物溶液剪切降解严重,对注聚效果产生不良影响.为此,开发了海上油田单管多层注聚工艺技术.该工艺的井下管柱包括液压保护阀、侧过油管锚、液控封隔器、聚合物低剪切配注器及单流阀等工具.该工艺洗井通道大,可实现大排量洗井,不易堵塞,配注器出口设计了防返吐机构,可防止地层返...
目前管路布局多依靠人工设计完成,工作量大、设计周期长.为提高设计效率,设计了一套自动化管路布局遗传模拟退火算法.其针对遗传算法易早熟、收敛速度慢等问题,引入模拟退火思想,对遗传算子进行Metropolis规则改进,提高初期进化时种群多样性,增强算法全局搜索能力;设置等温和退温内、外2层循环,提高算法收敛速度和性能.利用遗传算法和遗传模拟退...
采油树内部环空流道模块中的环空通道具有管身多次转捩、管径多次突变的特点,导致管内幂律流体的流动特性复杂.在三维直角坐标系下建立环空通道的物理模型,采用非结构化网格和Realizable湍流模型及标准壁面函数法,用Fluent软件对管道内的流体流动进行数值模拟分析,得到流变参数对速度、表观黏度分布的影响.分析结果表明,由于管道结构复杂,速度分...
测试技术是水下生产系统的关键技术,相关测试设备的建造是推动我国海洋深水业务发展、保障我国能源安全的有效措施.在介绍气密性测试水池、安装测试水池和模型测试水池结构性能的基础上,简述了国外FMC公司、美国Aker Solutions工厂、挪威Shell公司和挪威LBO水下测试中心测试水池的建造现状.对我国某研究所的模型测试水池和上海交通大学的深水测...
精细注水分注卡封层段增加和层间距减小,造成坐封难度增大,现场坐封时出现了上部封隔器可以完好坐封,而下部不坐封的情况.为此,以Y341型封隔器为研究对象,开展了多层封隔器坐封机理研究.建立了多层封隔器坐封数学模型,推导了环空与油管压力变化和封隔器坐封时间计算公式,并通过理论分析与现场试验对比,证明了多层封隔器坐封的数学模型符合工程实...
为了解RTTS封隔器卡瓦在井下的力学行为,优化其结构参数和提高其承载能力,利用弹性力学楔形体应力分析方法分析了RTTS封隔器卡瓦的应力分布及强度,确定了卡瓦牙根部的应力集中系数与集中应力,同时根据井下卡瓦的平衡条件,导出了RTTS封隔器卡瓦在井下承受的真实轴向载荷的计算公式.算例分析结果表明：（1）卡瓦下端面牙齿受力较大,该点为应力危险...
变形套管经冲击整形后套管内存在残余应力,为了真实模拟套管冲击整形过程,探讨套管整形修复尺寸界限,采用ANSYS软件建立了变形套管冲击整形非线性接触三维有限元模型.以P110钢级、壁厚12.65 mm的φ177.8 mm （7 in）套管为例,分别对不考虑套管残余应力和考虑套管残余应力2种情况进行研究.研究结果表明,考虑残余应力的套管整形修复尺寸界限比不考...
鉴于目前关于油管接头承受交变载荷的研究多集中在抽油机井用的API油管接头,而关于特殊螺纹接头的研究较少的现状,以2种不同密封结构的特殊螺纹接头为研究对象,建立有限元模型,计算交变载荷下2种接头密封面的接触压力,并对接触压力的变化规律进行对比分析.分析结果表明,随着交变拉伸载荷周期的延长,2种接头密封面最大接触应力均减小,且B型接头减...
为解决分注井常规封隔器验封工艺成功率和效率低等问题,研制了电动直读验封仪.该验封仪采用电缆供电、传送指令和信号,采用电机驱动压缩和拉伸胶筒实现有效坐封和解封,以地面直读方式实时观测验封效果,一次下井即可完成所有封隔器的验封工作.长庆油田现场试验结果表明,该电动直读验封仪操作简单,资料录取实时、高效,验封成功率100％,平均单井验...
2013年11月25日，由宝鸡石油机械有限责任公司宝石特车公司生产的全自动双机双泵自动混浆固井车完成厂内各项压力试验及整车调试，这表明全自动固井车研制成功。
分层注水管柱配有配水器和封隔器等小通径井下工具,在带压作业起钻前需多次投送油管堵塞工具分段封堵油管,导致施工工艺复杂及封堵成功率低等问题,为此设计了分层注水带压作业工艺管柱及配套工具.介绍了该工艺管柱的结构、工作原理及技术特点,同时论述了配套工具多功能双作用阀、预置工作筒及堵塞器的结构原理,并给出了主要技术参数.现场应用结...
为保障压裂施工作业时压裂工具的可靠性,设计了压裂工具动态模拟试验信息监测系统.该系统可实时监测压力、流量和砂比等参数,同时提出了判断压裂工具冲蚀破坏的数据融合方法.系统采用分布式设计方案,上位机监测软件采用多传感器数据融合技术进行数据处理,消除了传感器不确定性误差对系统的影响;下位机采用PROFIBUS总线实现与现场设备之间的数据...
目前常用的各种规格的金属桥塞普遍存在易卡钻以及钻铣困难等缺点,为此,试验研究了复合材料桥塞卡瓦.该卡瓦采用热固性树脂基复合材料模压制作,满足了页岩气井用桥塞的各项指标要求,实现了桥塞整体“无金属化”.研究结果表明,镶嵌碳化硼牙齿的复合材料桥塞适用工作压差为35 MPa,镶嵌氧化铝牙齿的桥塞适用工作压差为50 MPa,陶瓷牙齿在卡瓦上的最...
为研究含砂体积分数、转速对混砂车搅拌装置流场和功率消耗的影响,指导混砂车的工况优化,依据计算流体力学理论,应用Fluent软件对混砂车搅拌的流场和功耗进行了数值模拟.定量研究了搅拌流场和转速的关系以及搅拌功率、转速与含砂体积分数的关系.研究结果表明,适当提高转速,可以使固液悬浮搅拌更均匀,搅拌效果更好;但随着转速的提高,功率会呈非线...
常规偏心注水管柱及配套的钢丝绳投捞工艺不满足大斜度、小卡距的斜井注水要求,为此研究了斜井分层注水工艺技术.该工艺的配套管柱主要由Y341液压注水封隔器、旋转滑块扶正器、桥式同心配水器及测调系统等组成.配水工作筒和可调水嘴一体化设计,不需要进行水嘴投捞工作,改善了测调过程中注入水的过流能力,提高了测调准确率.现场应用结果表明,该工...
当滑套尺寸太小不能让连续管通过时,原连续管冲砂工艺无法解堵.为此,设计了连续管喷砂射孔解堵新工艺.通过开发小型喷射工具使之可以由连续管输送并通过多级滑套进行油管内的喷砂射孔,以建立新的循环通道;通过完善施工工艺和优化施工参数,可以实现多段射孔.在苏里格气田的应用结果表明,采用连续管喷砂射孔解堵新工艺可以射穿堵塞管柱直接投产或...
鉴于我国对低剪切井口节流阀的研制处于空白的现状,在介绍液滴破碎理论基础和各种理论预测模型的基础上,论述了荷兰Delft理工大学和法国石油研究院在小孔节流中液滴破碎方面的相关成果,对挪威Typhonix公司旋流阀门和荷兰Duxvalves公司Typhoon阀的基本结构及工作原理进行了介绍.井口低剪切节流阀基于液滴破碎理论及旋流原理,极大地降低了对流体的...
采用封堵球封堵已压裂地层的射孔,选择性压裂刚射孔的地层是有效的多层压裂方法,被封堵的射孔套管段将受到内压的反复作用,有可能发生低周裂纹扩展.通过有限元方法计算射孔和单孔孔边应力分布,证明单孔可以代表射孔孔边的应力分布.经过计算,将孔边的屈服范围拟合成射孔孔径和内压的函数.应用低周裂纹扩展公式,对屈服范围内的裂纹扩展进行初步分...
针对试油工艺技术在试油排液尤其是低渗探井试油酸化压裂后试油排液方面的不足,研制了变排量压裂抽汲联作抽油泵.该泵能在不动酸化压裂管柱条件下,通过上提下放抽油杆带动井下变排量压裂抽汲联作抽油泵,实现大泵快速排液、小泵抽汲求产,落实油井产能的目的.8井次的现场应用结果表明,排液系数提高到原来的2～3倍,平均泵效增加11.6％,大幅缩短了排...
临盘采油厂现有小套管井224口,小套管井受小井眼尺寸的限制,杆管泵举升配套工艺在生产中暴露出偏磨、提液及分层开采问题.为此,采油厂总结出了“四小”机采配套技术,并在此基础上对偏磨、提液及分层开采技术进行了攻关,形成了小井眼防偏磨工艺技术系列、不同规格小井眼井提液工艺技术系列以及φ127.0 mm以下不同规格小井眼封层工艺技术系列.设计...
《石油机械》是中国石油装备制造分公司及钻井工程技术研究院江汉机械研究所等单位联合主办的技术类月刊，主要报道石油装备行业最新科技成果和技术进展，设有钻井技术与装备、海洋石油装备、油气田开发工程、特别关注、前沿技术、人物及简讯等栏目，欢迎作者就石油勘探开发领域相关的新装备、新工艺、新材料、新方法等撰写论文，并请注意下述写...
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