随着钻采装备的不断发展,超深井钻机的数量越来越多,在钻井过程中钻台面排放钻具是一项任务繁重的工作,传统依靠人力排放钻具的作业方式已经不能很好地满足油田需求。鉴于此,研制了一种新型钻具排放工具--钻台机械手。钻台机械手采用程序控制和液压驱动的形式实现钻具规定动作的排放。其起升装置采用伸缩式结构,不工作时缩回至钻台面以下,不占用...
随钻扩眼作业会对钻井液循环特性产生影响,但国内尚缺乏相关研究。针对该问题,基于计算流体力学方法开展数值仿真,研究了直线形刀翼的扩眼直径、刀翼倾斜角两参数对钻井液循环的影响规律。研究结果表明:在扩眼器刀翼切削位置,随着刀翼扩眼直径的增大,钻井液流场的低速区域不断增大,当扩眼直径大于特定值时,流场低速区域将急剧增大;随着刀翼倾斜...
为了解决非开挖工程钻井轨迹的高精度测量与控制难题,设计了一种磁靶定位系统。该定位系统的十字交叉磁靶通2 Hz交流电后,会在磁靶周围空间形成特定规律的旋转磁场分布。通过钻头位置的微弱动态磁场检测系统可测量该旋转磁场在3个正交方向磁场的分布,利用旋转磁场的轴对称特性,将近钻头三维旋转磁场转化为二维场,根据测量到的磁场矢量与场源空间...
研究声波在钻柱中传播特性,对声传输系统的研发具有重要意义。将钻柱结构离散为不同均匀圆管组成的管柱结构,针对结构尺寸和物性参数差异,建立钻柱信道传递矩阵法计算分析模型,并依据位移的法向分量和法向作用力连续的边界条件,采用传递矩阵法进行信道时频域分析,对声波在钻柱中传输特性进行研究。研究结果表明:结构尺寸和物性参数差异决定了钻...
连续管钻井定向器是连续管钻井必不可少的一种工具,但现有液压棘轮式定向器存在单次转向角度大,转向精度低且单次转向角度不可调等缺陷。为此,设计了连续管钻井液压定向器。该定向器通过控制地面泵的排量和压力来完成转位和复位动作,实现对井下工具面角的调整;同时可以在入井前改变转角控制机构的长度,来控制单次转位角度。对该定向器的工作排量...
油气钻探中,PDC钻头已成为钻进破岩不可或缺的井下工具,但砾岩地层是PDC钻头的破岩禁区,目前绝大部分地区依然选择牙轮钻头进行破岩。鉴于此,设计了新型个性化PDC钻头。新型PDC钻头在微受损的状态下,可替代牙轮钻头钻穿砾岩层。该钻头特征为前排齿采用PX齿设计,复合后排齿采用圆锥齿设计,利用压碎和切削复合破岩方式破碎砾岩、提高机械钻速。新...
涡轮叶片的参数调控优化设计能够较好地改善涡轮钻具的转矩、效率等水力参数。为此,基于贝塞尔曲线理论和流体动力学理论,通过理论分析、仿真模拟及试验对比等方法全面研究了涡轮叶片参数的设计对涡轮性能的影响。分析结果表明:提出的数值模拟方法可以系统地实现涡轮叶片从造型设计、性能预测到参数优化的全面分析;在低转速时,安装角对输出功率...
液压式双级箍提前打开严重影响筛管顶注工艺的实施,研究和规避双级箍提前打开风险对于筛管顶注工艺推广应用具有重要意义。为此,对双级箍循环孔提前打开进行机理分析和数值计算,得到了水击压力和抽吸压力共同作用下的复合压力是造成双级箍提前打开的主要原因。鉴于此,研制了一套具有快速下入和自动灌浆功能的双级箍防提前打开装置。通过结构设计...
当前微波破岩研究多为微观层面,基于理想谐振腔模型,这与实际石油钻井应用中的井下微波破岩情况有比较大的差别,已有的规律和认识很难直接指导实际应用。为此,以 Φ215.9 mm(8? in))空气微波钻井为载体,建立了微波破岩井下环境宏观模型,充分考虑井下环境因素影响,以电磁场-传热场-受力场多场耦合的方式模拟微波在岩石中的传播衰减、热量转化及对...
针对双作用射吸式液动冲击器现场应用前配置过程复杂的问题,利用FLUENT软件建立了冲击器内部流域模型与数学模型,采用与试验环境相同的工况参数,通过ICEM软件划分网格,仿真得到冲击器内部上下腔压力分布云图、流体通过射吸元件速度云图以及速度矢量流线图。采用FLUENT进行了双作用射吸式液动冲击器的应用仿真研究,通过确定与实际相同的输入参数,...
制造工艺或载荷等会导致齿条发生弯曲变形,影响齿轮齿条的正常传动。为此,对齿条齿侧弯曲进行几何分析,建立了齿条齿侧弯曲有限元模型,提出了一种传动重合度与齿廓干涉相结合为判断依据的弯曲检验方法。通过有限元方法与几何方法验证了弯曲齿条对齿轮齿条传动的影响。研究结果表明:当齿条沿齿侧方向弯曲时,在齿轮齿根处会发生应力集中现象,应尽...
关于无隔水管钻井在钻柱未充满工况下的井筒温度和压力模型还未见报道。鉴于此,推导了保证无隔水管钻井钻柱内充满钻井液的最低海面泵排量(零立压排量)的计算公式。针对钻柱未充满工况,建立了无隔水管钻井稳态温度计算模型,并在考虑温度和压力对钻井液密度影响规律的基础上建立了当量循环密度( ECD )计算模型。研究结果表明:零立压排量随水深增...
为了正确调整S型铺设托管架的入水角度与各托辊的支撑位置,在深海铺管船托架系统调整分析的基础上,提出了深海S型铺设托管架调整方法,借助MATLAB软件GUI模块开发了一款通用性软件,着力提高深海作业时托管架系统调整工作的质量与效率。工程算例应用结果表明:该软件可及时提供最新的参数与模拟图像,操作简单、界面友好、交互性强,可根据实际工程需...
为研究离散相油滴聚并破碎行为对旋流器分离性能的影响,以轴入导锥式旋流器为研究对象,将单一的混合模型与加载了群体平衡模型(PBM)的混合模型模拟结果进行对比。模拟结果显示:耦合模型模拟结果可以确定出油滴的破碎位置主要发生在螺旋流道及旋流器的近壁区域,并在轴心油核区油滴粒度分布较大,出现明显的聚并现象;耦合模型得出的分离效率随着入...
针对割缝筛管参数优化问题,提出应综合考虑筛管抗挤强度及表皮因子进行多目标优化。利用有限元数值模拟方法建立了筛管抗挤强度模型,采用割缝筛管表皮因子模型表征油井生产效率。利用抗挤强度模型及表皮因子模型对缝形进行了优选,在缝形优选的基础上进行了缝宽、缝长及缝密对抗挤强度和表皮因子的影响规律分析;采用响应曲面设计方法,得到不同影...
为了实现煤层气井动液面的实时、长期和连续监测,维持煤层气井连续、稳定排采,提出一种基于优化算法、利用电参数反演计算示功图的方法。通过建立抽水机系统动力学模型,计算等效曲柄力矩和真实角速度,得到计算功率。以计算功率与测试功率误差最小为目标函数,编制智能算法,采用Powell优化算法,反演计算得到最优示功图。结合井筒及环空流体压力分...
为解决常规分段酸化、压裂作业过程中憋压球无法顺利返排、生产通径小、压后需钻塞等工序复杂、施工时间长的问题,研发了将可溶复合金属材料应用于油气开发工程中的新技术。可溶高强度复合材料结构件或工具主要应用于完井工艺储层改造作业中,形成了可溶压裂球、可溶压裂球座或可溶压裂桥塞等工具。结合油气井完井工艺涉及的作业领域,拓展了复合...
涡轮式气流分级机是超细铁矿粉的主要生产设备,在分级精度和分级效率上一直不高。为此,结合转轮转速和入口风速匹配关系,对转轮入口速度三角形进行分析,运用CFD流体动力学及力学相对运动理论对叶片间压降进行分析,得出分级轮叶片间速度分布规律。并利用FLUENT软件对不同叶片数结构转轮进行建模和数值模拟。数值模拟结果表明:转轮叶片长宽厚和进...
为了解水力波动注入压裂作业中连续管的动态力学行为,根据流体力学和弹性力学理论,建立了水力波动注入压裂下连续管在井下的动态载荷及其应力强度模型,分析了波动排量、工作转速、井深及注入时间对连续管环空动态压力及动力强度安全性的影响。分析结果表明:与稳定排量注入方式相比,采用波动注入方式可以降低连续管井口环空最高压裂作业压力;水力...
国内对环空流阻的研究大多是针对常规井眼钻井,完全针对 89.0 mm微小井眼CT钻井的环空流阻计算的研究相对较少。鉴于此,以 89.0 mm微小井眼为例,基于不同的连续管管径、连续管井深、环空流速和偏心度等参数,采用数值模拟的方法,运用双曲模型对微小井眼连续管环空流阻进行计算分析,得出微小井眼连续管环空流速随连续管管径、井深、流速、偏心度的...
埋地管道泄漏常发生在地面以下,因此准确预测管道泄漏的污染范围和泄漏量可以为后期制定应急抢险方案提供理论支撑,也是建立科学高效的应急管理平台的关键。目前针对输送压力对原油泄漏扩散范围的相关研究报道还不多见。鉴于此,以埋地原油管道泄漏事故为研究对象,采用计算流体力学方法,建立了埋地原油管道稳态泄漏三维物理模型和数学模型。利用 ...
《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。
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