涡轮钻具轴承组在恶劣的工作环境中受到钻压、水力载荷以及钻进冲击与振动的作用，容易发生磨损现象，直接影响涡轮钻具的使用寿命。以够127mm涡轮钻具为例，根据弹塑性力学和赫兹接触理论，运用ABAQUS软件建立定子一滚珠-转子非线性接触问题有限元模型，针对不同磨损程度的滚珠轴承进行了数值模拟分析。研究结果表明，随磨损量的增大，轴承定子...
PDC钻头布齿计算是为了确定钻头上各个切削齿在空间中的坐标位置。针对同一优化目标不同的计算方法得出的切削齿位置差别很大，设计出的PDC钻头性能也会截然不同。以近年来国内外PDC钻头布齿设计研究的文献为基础，论述了PDC钻头3原则布齿和力平衡布齿的最新进展，提出了研究中存在的问题。经分析知，PDC钻头布齿设计的计算方法大多以经典3原则...
为了分析PDC全钻头破岩中单齿受力，一方面通过对比不同切削参数影响下，PDC单齿破岩数值模拟中采用的Mohr—Coulomb本构模型与Drucker Prager本构模型计算结果，评判了模型的计算效率与精度；另一方面进行了PDC全钻头破岩试验，建立了同比条件下更为精细化网格的PDC全钻头破岩有限元模型，将数值模拟结果与试验结果进行了对比。分析结果表明，...
介绍了用重力加速度传感器测量重力工具面的原理，提出了一种提高精度和稳定性的小井斜重力工具面动态测量方法，搭建了基于石英加速度计的重力工具面动态测量系统，并针对现有自动垂直钻井系统在随钻状态下受到振动和冲击信号干扰测量精度下降和测量结果不稳定的问题，提出在常规硬件滤波的基础上，提高采样频率来反映信号原貌，加以多种数字信...
根据流体力学理论，以连续性方程和N—S方程为控制方程，利用计算流体力学理论对不同偏心度的赫巴流体环空流动进行系统的数值模拟，得到了偏心度的变化对于流场特性及摩阻压耗特性的影响规律，发现随偏心度不断增大，环空宽间隙处的流速剖面先不断增大，在达到临界最大流速剖面后又逐渐减小，其中先不断增大的规律依据已有研究且得到证实；运用...
为了解决钻井过程中的防斜与打快技术难题，研制了全旋转推靠式自动垂直钻井工具。在介绍工具工作原理的基础上，对工具的纠斜和稳斜功能、提升机械钻速的能力及使用可靠性进行了试验，借助DJY一1井对工具的使用效果进行了现场验证。应用结果表明，全旋转推靠式自动垂直钻井工具在井下作业时实现了纠斜和稳斜功能，提高了机械钻速，释放了钻压，...
针对现有套管整形方法的不足，提出了一种新型井下可控套管整形装置，并对装置进行了可控性分析和安全性分析。该装置主要由整形机构和回复机构组成，通过控制地面泵提供的液体压力来控制单次整形量；其工作部件为2个硬质支撑块和整形棱柱，大大增加了整形面积，减小了单个部件的胀形力。分析结果表明，装置通过整形棱柱和硬质支撑块整形，地面...
针对页岩气“井工厂”的高效开发模式及关键技术，在详细阐述国外“井工厂”钻机技术特点的基础上，介绍了国产钻机在涪陵页岩气示范基地的应用现状，分析了国产钻机在“井工厂”作业中的不足，梳理了国内钻机制造厂商对钻机全方位高效移运技术和钻机自动化升级改造技术的探索研发情况，提出了适合我国今后页岩气开发的“井工厂”钻机一体化解决...
为了提高钻机的移运性能，缩短钻机搬家时间，研制了一套7000m快速移运拖挂钻机。该钻机短距离搬家时满足井架、底座直立状态整体移运要求，在移运条件受到限制时，井架（带天车、游车钻井钢丝绳及顶部驱动装置等）和底座（带钻台设备）分别单独低位整体移运，钻机各辅助功能模块也能满足快速搬家的要求。钻机配套了整体正压防爆司钻控制房和钻...
在深水测试过程中，测试管柱下入井后其受力和变形无法观测，密封插管长度的不合理设置会造成封隔器密封失效及井下管柱永久变形等严重事故。为保障深水测试作业安全高效实施，对深水井下管柱轴向变形原理和规律进行研究，形成密封插管安全长度确定方法，并以我国南海某深水井为对象进行实例分析。计算结果表明，不同作业工况下测试管柱轴向变形...
卡箍式水下连接器稳定的着陆过程将有效减小着陆时连接器对密封圈的冲击，进而避免密封失效。通过Matlab仿真软件对连接器缓冲机构进行建模，针对其关键环节进行多参数模拟。模拟结果表明，由液压系统组成的缓冲机构能够有效起到缓冲连接器平稳着陆的效果，相比没有缓冲机构的连接器着陆时的冲击减小90％；缓冲机构中节流阀对缓冲机构液压系统起...
为评估在役井架的承载能力，采用超声波测厚仪，在海上平台现场对服役8a的HXJJ180井架杆件厚度进行了测量，据此建立了井架有限元模型，并按16种组合工况对井架进行了强度分析。由于井架各杆件不仅承受轴向力，而且也承受弯矩作用，故单元类型选择时考虑了结构尺寸和承受的载荷；将井架下底座视为刚体，约束连接处的所有自由度。分析结果表明，...
为了避免钻井隔水管在深海环境中出现涡激振动现象，利用ANSYS软件，针对带浮力块和不带浮力块的隔水管系统进行了模态分析。定量研究了浮力块密度、长度及不同布置位置对隔水管固有频率的影响。研究结果表明，布置浮力块后隔水管的各阶固有频率都会相应增大；当隔水管布置浮力块的长度与起始位置相同时，随着浮力块密度的增大，隔水管的各阶固...
鉴于国内外运用多相流数值模拟方法对水力喷射工具冲蚀研究有待深入的现状，基于多级水力喷射工具单级喷枪，采用颗粒碰撞的欧拉-拉格朗日离散相模型，对水平井水力喷砂射孔过程进行流场分析及冲蚀速率计算。分析了单级喷枪上、下游喷嘴流场分布的不均匀性，以及这种不均匀性导致的工具内部各个喷嘴冲蚀速率的差异。分析结果表明，水力喷砂射孔...
套管压裂过程中，携砂液在射孔孔眼处产生节流，造成孔眼处发生冲蚀，使孔眼的几何参数增大甚至产生裂纹，影响施工的安全和效果。为此，利用数值模拟软件，采用欧拉．拉格朗日颗粒追踪理论，分析了不同排量和含砂量情况下射孔孔眼附近的流场、颗粒的运动轨迹及孔眼的冲蚀规律。分析结果表明，随着含砂体积分数的增大，射孔孔眼的冲蚀速率不断变...
针对转子振动信号非线性较强的特性，将多重分形理论引入到转子振动故障信号的特征提取与识别当中，系统介绍了小波变换模极大值求取多重分形谱及其参数的方法，且对该方法进行了改进，消除了振动噪声信号对多重分形计算过程的干扰，提高了计算结果的准确度；同时，提出了广义维数偏差因子的概念。通过试验证明，将多重分形谱参数与广义维数偏差...
大牛地气田部分水平井存在井底出砂现象限制了气井产能，采用常规冲砂工艺时井筒内流体易漏失到地层，造成地层伤害，为此开展了速度管泡沫冲砂工艺技术研究。综合考虑压力、温度、黏度和流体密度的影响，由力平衡原理建立了水平井泡沫临界携砂流速计算模型，经计算得知水平段临界携砂流速是垂直段1．5倍，倾斜段介于两者之间。基于气井泡沫携砂...
目前的大斜度井和水平井分层注水管柱无法进行钢丝电缆作业，传统测调工艺无法实施，导致分层注水合格率较低。鉴于此，研究了电缆永置式井下测调技术，提出了一种适用于大斜度井和水平井分层注水的新工艺。采用该工艺可以实时监测注水层位，实现注水量的自动调节，无需钢丝电缆作业，解决了井斜超过60。井的测试调配问题；采用预置电缆技术，将...
在经过射孔工艺改造后的注水井中，常规封隔器胶筒坐封射孔的受力状况比较复杂。通过对压缩式封隔器胶简进行工况下的受力分析与有限元建模，对压缩式封隔器光滑套管段坐封与射孔段套管坐封进行有限元计算和分析，得出了2种坐封情况下封隔器胶筒以及胶筒与套管之间的应力分布规律。通过对比分析，发现压缩式封隔器在射孔段坐封时，封隔器坐封效...
为了准确预测大斜度井封隔器解封时的载荷参数，首先进行了装有测力短节的大斜度井管柱解封过程载荷测试，得到了解封过程中钩载及锚定器处轴力的变化规律，然后通过有限元仿真软件，采用测试井管柱及加载参数，建立了大斜度井全井修井管柱数值仿真模型，对该井在解封过程中上提力与锚定器所受载荷的变化情况进行了分析。测试结果与仿真结果对比...
针对目前气井涡流携液机理和效率认识不清，现场工程设计与分析主要依据经验，影响应用效果等问题，运用AutoCAD和Fluent流体模拟软件，建立了涡流工具气液两相流场模型，分析了气液混合物通过涡流工具前后的流动轨迹、流型变化特征和携液效率变化规律。研究结果表明，涡流工具将气液两相雾流转换为螺旋环流，液体以液膜形式沿管壁螺旋向上流动...
针对页岩气开发中压裂返排液的污染问题，采用化学处理、物化处理和电化学处理相结合的方法，通过橇装结构设计以及化学加药模块、絮凝反应模块、沉降脱固模块和过滤处理模块设计，研制了压裂返排液处理装置。该装置处理量达到20m^3／h，满足页岩气区块实时处理要求。现场应用结果表明，按压裂返排液处理装置工艺流程处理后的水样与减阻水配伍性...
为了确保连续管在页岩气开发中的高效应用，根据国内油田地域环境特点研制了车载式大容量连续管作业机。整机采用2车装自走式方案，上装设备全液压驱动，主车底盘采用下沉式框架结构，滚筒下沉安装，在满足国内道路运输条件的情况下，尽可能增加连续管容量。该作业机适用连续管外径38．1～50．8mm，注入头最大提升力360kN，最高运行速度75m／min...
针对普通泵在深抽井存在的卡泵和气体影响泵效问题，研制了新型防卡防气深抽泵。该泵采用滑阀双筒结构，把滑阀阻挡的铁屑及其他杂物沉入双筒环形空间，起到防卡效果；游动阀采用强制开启机械阀，防止气体影响泵效。现场试验27井次，工艺一次性成功率100％，与常规泵相比，下该泵后单井平均检泵周期延长77d，平均泵效提高6．7个百分点。试验效果...
为进一步提高大牛地气田单井产量，扩大储量动用程度，应用了水平井尾管回接分段压裂技术。该技术解决了环空间隙小、地层压力低、固井过程易发生井漏和气窜等技术难题；实现双重锚定及封隔，避免了后续分段压裂施工时因固井质量差或常规回接密封失效引起的油套环空封隔失效的风险；压裂回接回收技术能够节省套管，压裂管柱的回收重复利用节约了...
针对水平井作业机器人的结构特点，采用分布式结构理论，设计了基于PIC18F2620微控制器的1个上位机和多个分布式下位机的2层分布式控制系统。上位机通过电力线向下位机发送控制指令，控制相应的下位机控制模块完成特定的功能，同时实时接收下位机反馈的状态监测参数，并在人机交互界面上实时显示和判断水平井作业机器人的工作状态；上位机与下位...
针对抽油机运行能耗高、工作效率低以及存在倒发电的问题，基于公共直流母线技术，将多台抽油机变频控制终端配挂在直流母线上进行集群控制，实现区块内多台抽油机倒发电能的互馈共享，并建立了完善的抽油机井远程动态调参与监控系统。在介绍公共直流母线群控智能抽油系统终端下位机硬件电路设计和上位机控制系统软件设计之后，选取现场6口井进...
水平井裸眼完井分段压裂技术是现阶段提高低渗透油藏产能的主要技术，其技术难点在于分段压裂工具的密封可靠性，其中投球滑套的密封性能在很大程度上直接决定分段压裂的成败，导致投球滑套密封失效的主要原因则是流体携砂冲蚀。依据投球滑套球座的实际工况，在常规单锥度球座的基础上提出双锥度球座，并借助Fluent流体软件实现对双锥度球座的结...
热敏封隔器的坐封力较小，容易在上、下压差的作用下产生滑移，导致伸缩管闭合，造成热膨胀无法补偿而损坏封隔器。鉴于此，采用ANSYS对热敏封隔器的坐封过程进行模拟计算，分析结果表明，热敏封隔器在注气压力15．00MPa、温度200℃下坐封后，最大应力出现在动力件上，其值为413．00MPa；密封筒与套管接触应力分布呈马鞍状，中部应力有极小值；...
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