ZJ90/6750DB-S四单根立柱超深井钻机的井架是国内最高的K型井架,超高重载特性使得其起升难度非常大;同时钻机的自动化升级改造,配套多套自动化装备,进一步增加了井架的重力、起升重力矩和难度。为更好地解决四单根立柱钻机井架起升难题,利用有限元方法开展了井架起升载荷及井架起升强度计算分析,在不改变井架主体结构尺寸的前提下,提出了通过增...
顶驱齿轮箱的检测信号中包含齿轮和轴承的复合特征,具有调幅调频特性,且振动信号多级传递。采用共振稀疏分解法在拟合信号时,对于混合着齿轮振动信号的低共振分量分析能力较差。为此,提出了基于共振稀疏反褶分析的故障信号诊断方法,并引入最小熵反褶积理论。首先对所采集的齿轮箱信号进行时频域分析;然后对得到的信号进行共振稀疏分解,得到信号...
齿轮齿条啮合系统是齿轮齿条钻机的关键设备,其齿轮齿条的强度关系到整个钻机平台的作业安全。为了校核齿轮齿条强度,根据钻机实际工况,建立大模数重载齿轮齿条啮合模型,采用有限元软件分析齿轮齿条的啮合受力情况,并进行数值模拟,研究其接触应力和应变情况。根据齿轮强度校核理论对齿轮齿条进行理论计算。有限元仿真与理论分析结果表明：有限元...
大多数的钻铤接头失效归因于弯曲振动引起的累积疲劳,其中旋转钻铤偏心引起的涡动是最重要的弯曲振动之一。钻铤和井壁之间的接触引起极度有害的反向涡动,甚至是无序涡动。挪威科技大学的研究人员使用集中质量模型表示钻铤,采用修正Karnopp摩擦模型模拟BHA的黏滑旋转振动。基于涡动时域响应,使用雨流计数法将连续弯曲应力历史分解为若干个应力范...
石油钻机工作过程中产生的再生制动能量和公共直流母线的冗余能量不能有效回收利用,只能经能耗制动消耗掉,造成能源的浪费。为此,提出采用能量回收和再应用的方式解决此类问题。通过分析钻机对储能控制系统的需求及对几种能量回收方法的比较,提出采用双储能控制系统的制动能量回收方法。现场应用结果表明：双储能控制系统的引入既减小了正常钻井...
针对小型ROV在近海平台等浅水环境顶流作业能力差和运动控制难的问题,研制开发了基于Arduino的小型浅水作业ROV精灵号,提出以Arduino mega 2560作为核心控制器的控制系统架构,同时采用小体积大推力推进器,提高ROV本体顶流作业能力。以Arduino为核心,进行上层指令系统和底层运动系统的搭建并通过串口通信方式建立上下系统通信。设计了浅水作业ROV...
管汇是水下生产系统中的重要组成部分,精确确定管汇的水动力系数,对于保证管汇安全安装有着重要意义。通过数值模拟的方法,利用前处理软件ICEM,建立管汇模型;利用流体软件FLUENT中的UDF技术及动网格模型,模拟管汇的匀速运动及加速运动,得到管汇在运动中受到的阻力;无因次化后,得到管汇的水动力系数。使用同样的方法计算了长方体模型的水动力系数...
非黏结柔性立管是水下生产系统的重要组成部分,骨架层作为非黏结柔性立管最内层的运输通道,一旦失效将对整个立管结构产生破坏,给海洋油气生产系统带来巨大的经济损失。骨架层主要失效方式分为径向压溃失效与轴向撕裂失效2种。分析了骨架层径向压溃失效与轴向撕裂失效的机理,基于理论模型,对骨架层失效的国内外研究现状进行归纳总结,并提出以下...
为提高海上平台生产污水的处理效率,研发了气浮旋流分离装置。通过气浮旋流分离流场分析,设计入口流速、管径及罐体直径等关键参数,依据多相流场数值模拟结果优化分离装置结构及其处理量,根据试验分析结果确定分离装置的最佳操作条件,并通过现场试验检测生产污水的除油效果。研究结果表明：稳流内筒采用喇叭口且朝上布置时的除油率最高,随生产污...
海上完井多采用电缆火药爆炸形式进行封隔器的快速投放,存在较大的安全隐患和管理风险。为此,研制了海上高效电动液压坐封脱手一体化工具,并对工具进行了强度分析和现场试验。工具采用电-液动力装置可将电能转化为35 MPa的较高输出油压,同时配备出口单向阀、高压溢流阀和浮动活塞装置,保证了动力装置的工作安全性。创新设计了4级活塞,可将动力装...
为了验证深水钻井隔水管伸缩装置设计原理的正确性、补偿功能和密封性能的可靠性,采用1∶3隔水管伸缩装置原理样机对其动密封进行试验研究。阐述了原理样机的密封设计原理和试验内容,在对试验工况进行分析的基础上,形成了试验总成方案;设计了由动力系统、补偿系统、加压系统、密封驱动系统和连接架体组成的动密封试验装置。利用该试验装置成功开...
为了满足冀东油田大斜度井长期细分注水工艺需求,调研了常规分注管柱在大斜度井中服役存在的问题：下管时锚定器易提前解卡、封隔器封隔有效期短以及起管时易解封失败等。鉴于此,研制了4种配套井下工具和1种分注管柱,包括防提前解卡的锁块式锚定器、保护封隔器胶筒的螺旋扶正器、提高密性能的长效密封封隔器和使分注管柱逐级解封、遇卡丢手的解...
针对水平井轮式牵引器存在的越障能力差及越障方式单一等问题,通过对其越障力学的研究,提出了一种跨越式水平井越障牵引器的结构设计。该结构设计包括探测式扶正器、多节牵引机构和电路控制系统。探测式扶正器可以提前探测井下障碍物的方向和大小;多节牵引器机构可实现交替牵引、跨越障碍物的越障动作。跨越式水平井越障牵引器越障迅速灵活,安全...
蒸汽驱辅助重力泄油是深层超稠油油藏蒸汽吞吐后进一步提高采收率的关键技术之一,而注蒸汽装置作为蒸汽驱试验的主要装置,直接影响蒸汽驱的开发效果。鉴于此,设计了新型注蒸汽试验装置,借助Fluent软件探究了SGDA试验中注蒸汽装置内蒸汽的形成及运移规律,并应用相似原理模拟油藏参数进行室内物模试验,进一步验证新型注蒸汽试验装置在重力辅助蒸汽...
针对水平井连续管拖动底封环空压裂施工中封隔器无法顺利解封的问题,设计了双射孔孔道水平井喷射压裂模拟装置,并利用该装置对近封隔器环空支撑剂沉降运移规律进行了试验研究。研究结果表明：随着施工排量的增加,支撑剂床高度和长度不断增加;随着压裂液黏度的增加,支撑剂床高度降低,但是支撑剂床能够被携带至环空更深处;由于压裂液黏滞力的作用,...
为研究由管式电极形成的非均匀电场中分散相水颗粒的动力学行为及影响因素,运用相场方法,建立水颗粒在非均匀电场中的物理模型,采用数值模拟法研究了电场作用下分散相水颗粒的变形和聚结过程,分析了电压、水颗粒粒径和电场强度分布对水颗粒动力学行为的影响。研究结果表明：在非均匀电场中水颗粒表面电荷密度分布不均,靠近电极端表面电荷密度和...
为了研究油滴在流场内发生聚集和破碎的现象,采用CFD技术对油田现场使用的导叶式液-液旋流器进行数值模拟分析,并采用DPM模型追踪油滴在旋流管中的运动轨迹,探究油水两相分离过程。研究结果表明：随着压差比从1.5增大到2.0,旋流器的分离效率从34.12%提高到42.94%,但处理量从753.14 m3/h下降至656.61 m3/h,溢流比也从7.10上升到9.18;油滴破碎与流...
连续管在受到首端压力时会发生屈曲,并在随后的行进过程中产生诱发扭矩,诱发扭矩可能影响油管形态进而影响实际钻井和完井过程,研究诱发扭矩对连续管在井眼中行进非常必要。在假设连续管初始形态为正弦形态、受外部载荷作用后由正弦屈曲变成螺旋屈曲形态的基础上,推导了水平井中考虑诱发扭矩影响后的连续管螺旋屈曲新公式,并通过计算和分析钢丝...
针对管道应力集中、机械划伤与腐蚀辨别在线内检测的需求,开展基于巴克豪森效应（MBN）的油气管道内检测励磁数值计算及试验研究。通过管道周向励磁仿真,确定了管道磁巴克豪森应力内检测系统中传感器的布置位置与角度。在靠近磁极的位置管壁磁通变化梯度最大,磁感应线的大小和方向都发生了改变,检测到连续磁巴克豪森噪声信号效果更佳。通过管道...
目前偏磨对油管强度性能的影响主要依赖有限元模拟研究,缺少实物试验验证,即偏磨油管的强度性能指标缺少必要的试验数据支撑。鉴于此,采用有限元分析软件对2根壁厚磨损率25%的偏磨油管的螺纹连接强度和内压强度进行研究,并在现有研究的基础上对磨痕形状进行了改进,使之更加符合实际磨痕形貌。研究中发现油管剩余连接强度和内压强度都高于标准规...
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