流体在钻杆内及在环空中的循环流动过程中会发生水力摩擦。为了探讨水平井中偏心钻杆的摩擦压力损失,通过分析旋转钻杆、轴向流体流动和移动岩屑床对压力损失的影响,研究了近水平环空中的界面摩擦,建立了钻杆偏心率和水力摩擦因数随转速和流速变化的经验关系式。单相液流数据分析表明:压力损失随转速的增加而增大,钻杆旋转产生的二次流不是影响...
随着“中国制造2025”宏伟目标的提出和生产需要,我国对石油钻探装备的自动化、智能化需求日益迫切,减轻工人劳动强度和提高作业安全性成为今后追求的目标。针对几种典型的智能控制技术在石油行业的应用进行了介绍,包括VR技术在钻采装备操作培训中的应用,AI技术在钻井作业和装备中的应用,ROV新技术的应用,以及大数据和物联网在钻井及装备中的应...
渤海油田开发已经进入中后期,钻进时存在机械钻速低、地层漏失严重及多次发生溢流等问题,为了利用探井取得更好的测试效果并探索探井转开发井的开采模式,通过建立径向射流技术系统压耗以及自进力预测模型,建立了一套排量和泵压预测方法,利用该设计方法并结合海上作业特点,对该技术在渤海中深储层探井上的适用性进行了分析。分析结果表明:BZ19-X1...
为了能在溢流发生的早期正确决定溢流控制方法,根据气液两相流理论,对精细控压钻井过程中的气侵全过程进行模拟,并对如何采取适当的控制方法进行研究。首先建立了描述气侵期间井筒两相流的偏微分方程组,给出了方程组的初始条件和不同气侵阶段的边界条件,并用有限差分的方法对方程组进行求解;然后模拟分析了地层压力、初始溢流量及钻井液参数对井...
为了使循环下套管装置能承受较大的工作载荷,并保证装置能够平稳进行下套管作业,对卡瓦上布置的A、B、C这3种类型卡瓦牙进行了对比分析,应用ANSYS Workbench有限元软件,对这3种牙型在拉力和扭矩作用下的应力进行仿真分析计算。计算结果表明:卡瓦只承受拉力作用时,A型牙应力集中,且最大应力超过其屈服极限,因此易被破坏,B型和C型牙所受应力比A型...
针对连续管钻井过程中水平段岩屑运移困难、管柱摩阻大影响连续管钻井水平延伸能力的问题,提出了连续管水平段旋转管柱钻井系统,该系统由不旋转连续管和部分旋转管柱组成。建立了连续管水平段环空三维流体域模型,并进行数值计算,研究了管柱旋转速度、旋转管柱直径及管柱偏心度等参数对水平段环空流动及岩屑运移的影响。研究结果表明:水平段设置...
现有PDC钻头单齿试验装置对单齿切削角度等参数的调整很不方便,需要进行多组刀具的频繁更换,不适用于多切削齿在交叉或重叠组合下的混合切削特性及破岩机理的试验研究。为此,设计了PDC钻头混合布齿切削试验装置。该装置通过特殊的混合布齿组合结构设计,能实现不同PDC齿在不同切削参数下的混合布齿组合,具备PDC混合布齿切削试验能力。试验结果表...
在研究的齿轮齿条钻机设计方案中,由于其特殊的结构设计,钻机井架重心和传动系统重心不在同一竖直平面上,产生的附加弯矩将会影响齿轮齿条的啮合。鉴于此,根据钻机实际偏载工况,建立了齿轮齿条模型,并从齿轮强度校核理论、有限元仿真两方面分析了齿轮齿条的啮合情况。分析结果表明:相比于无附加弯矩,附加弯矩会导致齿轮和齿条的齿面应力分布不均...
在连续管钻井过程中,由于连续管自身的特性,其加压后易出现摩擦自锁,进而导致轴向力传递效率低下、在水平段延伸困难等问题。为此设计了一种连续管震击工具,该工具通过提升泵入排量来启动工具,同时产生轴向震击和周向旋转,一定程度上解决了连续管钻井过程中的加压和托压问题,并且能提高机械钻速,延长钻头寿命。对工具关键部件冲击砧和圆柱销进行...
准确了解回压改变过程中的响应时间对控压钻井的实施意义重大。以回压改变过程中的响应时间为研究对象,在刚性理论的基础上充分考虑井筒多相流动下气体流动参数沿井筒变化的实际情况,建立了回压响应时间的数学模型,分析了环空间隙、排量及套压对响应时间的影响。分析结果表明:考虑井筒气体流动参数变化后,回压响应时间明显延长;在大气侵量情况下...
为了提高软硬交错及偏软地层的机械钻速,提出了同时给PDC钻头提供高频低幅的往复轴向谐振载荷和扭转谐振载荷的复合谐振钻井方法。建立了复合谐振作用下切削齿的运动轨迹模型,研究了切削齿的动态前角及切削齿前端岩屑的摩擦力变化。分析结果表明:复合谐振钻井方法能增加切入状态时的动态前角,降低切深抗力,增加切削深度;能使切出状态时岩屑所受...
针对水射流研究领域试验设备存在的不足,研制了一套集试验及控制功能于一体的高压水射流室内试验系统。该系统主要由高压水射流试验台、磨料供给系统、3DPIV测试系统、模拟井下围压测试系统、高压水射流试验状态监测与压力流量采集系统等子模块组成。通过不同模块组合,该系统可用于新型喷嘴设计开发,喷嘴性能测试与结构优化,非淹没条件下射流破...
无隔水管钻井(RMR)在无钻柱阀的情况下停泵、接单根或起下钻会发生U形管效应。U形管效应增加了钻井非作业时间,且发生U形管效应期间井底压力变化复杂,钻井液池液面不断升高,影响溢流的准确判断。鉴于此,基于流体力学中的一元不稳定流动理论,结合RMR钻井工艺,详细推导了U形管效应的不稳定流动模型。根据该模型研究了U形管效应持续时间、钻杆内液...
为了实现浮子式波浪能转换装置与发电机功率的最佳匹配,基于振动理论和线性波理论,通过建立浮子在规律波条件下的受力运动数学模型,从能量角度推导得到浮子式波浪能转换装置的匹配功率与波浪参数、机械效率的关系方程。基于该方程,分析了在渤海海域波浪条件下波浪参数对匹配功率的影响规律,并进行了基于小型浮子式波浪能转换装置样机试验。研究...
单点系泊系统中,旋转接头由于设计难度大、制造工艺复杂以及密封性能要求高等特点,一直被国外公司作为核心技术而长期封锁,国内目前还没有自主设计制造的单点系泊旋转接头投产使用。鉴于此,根据单点系泊输油终端的功能需求总结了输油旋转接头的结构设计技术要求,并根据规范设计了一种单通道轴向旋转接头,对该旋转接头的结构型式进行了论证及壁厚...
球式地层隔离阀内通径小,阀的开关机构易被误打开且需单独一趟钻下入,适用防砂井范围小;简易板式地层隔离阀虽然通径大,但阀板只能打开一次,影响后续作业。鉴于此,研制了可重复开关、大通径的新型地层隔离阀。该阀采用机械式开启,主要通过专用开关工具的开关爪与阀内部开关机构台阶的配合,来控制阀板机构的开关;特有的压力平衡机构能够保证在较...
为研究波纹聚结板表面粗糙效应对油水分离的影响及机理,通过在聚结板表面设置不同形状粗糙元组对板进行粗糙化,采用FLUENT对粗糙化前后聚结板板间流域两相流体积分数分布及沿程上下壁面压力变化进行模拟。研究结果表明:聚结板表面设置粗糙元后,油水两相分层更明显,在横截面对称轴处,最高点相对于最低点油相体积分数提高约10%;聚结板表面设置半球...
为解决井下气体流量测试难题,将V锥流量计置于智能气举阀中,对气体流量进行测试。为避免井下气体排量波动对流量计的损坏,设计了V锥缓冲装置。通过有限元分析及试验方法对V锥等效直径比进行模拟分析及优化试验。研究结果表明:V锥流量计的测试精度和V锥与流道的等效直径比β密切相关;当锥体最大节流直径为23.5 mm,可以得到适合智能气举阀的最佳等...
常规带压作业施工存在起下速度慢、施工难度大、安全风险高、施工时间长、作业成本高、设备规模大和搬安效率低等问题。鉴于此,开发了双根起下的带压作业系统。该系统通过修井机与带压作业装置的合理匹配,设计增加双根排放飘台,充分利用修井机动力,使两套装置动力集成化,实现了带压作业施工双根起下,大幅度减少了现场搬安工作量,缩短了作业时间;...
为优化连续管水平段套管内冲砂的主要参数和验证不同工况下水平段冲砂效果,采用连续管作业机控制连续管带冲砂工具在水平段透明套管内进行冲砂试验。试验结果表明:150~180 L/min的排量虽能使清水将砂子完全带出透明套管,但必须依靠液体携砂和冲砂器上行的共同作用才能快速完成;最佳冲砂效果对应的参数为排量180 L/min,连续管内流速3.78 m/s,环空...
直接电加热技术通过在管壁两端施加交流电向管道内输送热量,保持管内流体具有较高的温度,可有效地预防管道产生的冷凝现象。为保障直接电加热过程中海底管道的安全性,采用有限元软件ABAQUS对直接电加热过程中含缺陷管道进行了应力分析与强度评价,并分析了缺陷长度、宽度、深度以及温度对管道剩余强度的影响。分析结果表明:当缺陷大小一致时,相比...
《石油机械》主要报道油气装备与工程技术最新科技成果和进展,设有钻井技术与装备、海洋石油装备、油气田开发工程、石油管工程等栏目,欢迎作者就油气钻探与开发领域的新技术、新装备、新工艺、新材料、新方法等撰写论文,并注意下述写作要点。1.文章必须是从未在正式刊物上发表过的,不得一稿多投,也不允许对旧作稍加改动重新投稿。2.文章必须有...
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