- 高明洋;张凯;周琴;周辉峰;刘宝林;
随着理论探究与材料性能的提升,高速切削技术在硬材料加工领域取得了良好的应用,部分研究者开始尝试将其应用到钻进中来。为探究高速条件下PDC刀具切削机理,利用ABAQUS软件模拟了高速条件下PDC刀具切削岩石的过程,从温升、应力、能量变化及切屑形成机制4个方面对高速切削模型进行了研究。通过对比研究发现:随着切削速度增加,以压碎作用为主的塑性破岩方式开始转化为以切削作用为主的脆性破坏形式;刀具表面的温度也来越低,刀具表面应力开始趋于稳定;表征切削效率的机械比能持续下降,切削效率大幅度提高。研究结果可以为高速切削技术的进一步研究和现场应用提供理论基础。
2019年02期 v.47;No.480 1-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 2200K] [下载次数：764 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：28 ] |[阅读次数：0 ] - 黄涛;李军;宋学锋;汪伟;任凯;
ReelWell钻井技术以双壁钻杆为基础,钻井液从双壁钻杆环空进入钻头,携带岩屑的钻井液通过内钻杆返回地面,实现钻井液循环。在整个循环中,需要利用流动转换装置,此装置对岩屑能否顺利进入内钻杆产生巨大影响。鉴于此,根据射流泵理论提出一种利用高速反向射流抽吸岩屑的流动转换装置。建立了流动转换装置的水力模型,并对其进行优化设计。研究结果表明:摩擦因数越大,工具的水力效率越低,抽吸效果越差,建议水力流道在设计时应尽量光滑;密度比越大,工具的水力效率越低,抽吸效果越差,建议降低钻井液的密度比;该工具最优水力效率、最优压力比、最优流量比和最优面积比分别为16. 783%、0. 168 0、0. 974 1和0. 110 3。结论认为,反向射流抽吸技术的开发为提高ReelWell钻井携岩效率提供了一种新的方法。
2019年02期 v.47;No.480 8-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 684K] [下载次数：211 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 孔永超;张鹏飞;于兴军;李博洋;林康;夏辉;
目前常用的拉升式动力猫道在安全保护和防碰方面还存在问题。为此,根据猫道的运行工况,结合其机械结构和液压系统特性,设计了一种拉升式动力猫道控制系统。该控制系统在硬件上采用对射式安全光栅提高了系统的安全性,使用防"倒绳"装置解决了在手动操作时容易出现"倒绳"和乱绳的问题;软件上通过优化和完善猫道手动、自动控制程序,并开发防碰功能块,有效避免了猫道与其他钻台设备发生碰撞的危险;另外通过设计开发设备操作记录功能块,为操作人员进行故障排查提供了数据支撑。为了验证系统的稳定性和可靠性,利用ф73. 0 mm钻杆、ф127. 0 mm钻杆、ф203. 2 mm钻铤和ф508. 0 mm套管等4种规格管柱进行了多次厂内试验。试验结果表明:猫道运行稳定、可靠,显著提升了作业效率,降低了工人的劳动强度,提高了作业的安全性。该类动力猫道现已广泛应用于国内各大钻探公司,应用效果良好。
2019年02期 v.47;No.480 14-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 698K] [下载次数：280 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：14 ] |[阅读次数：0 ] - 王刚;李万军;刘锋;赵文杰;田地收;王岩峰;樊洪海;
北特鲁瓦及让那诺尔油田位于哈萨克斯坦阿克纠宾州滨里海盆地东缘,其复杂的碳酸盐油气藏普遍存在地质构造复杂、目的层边界和厚度变化大、储层压力亏空严重、钻遇率低及下部高研磨性灰泥岩机械钻速低等突出问题。为了攻克以上技术难题,通过开展井身结构优化、个性化钻头、旋转地质导向工具及钻井液体系优选,形成了适用于该地区长水平段水平井的钻完井关键技术。该技术在北特鲁瓦油田H814井进行了首次试验应用,截至2017年12月,已在现场应用了8口井,平均完钻井深4 143. 0 m,平均水平段长度987. 69 m,平均机械钻速提高约45%,平均储层钻遇率由原来的38. 00%提高到79. 95%,证明了该技术在该地区的适用性。由于滨里海盆地具有很强的地层规律性,所以该长水平段水平井钻井关键技术对提高机械钻速和储层钻遇率具有积极的指导和借鉴意义。
2019年02期 v.47;No.480 19-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 574K] [下载次数：157 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 张磊;许杰;刘海龙;谢涛;韩耀图;
渤海油田中深部地层微裂隙、节理和层理发育,基于传统完整性地层预测的坍塌压力不符合实际,需考虑强度各向异性的影响。鉴于此,基于弹性力学与结构面强度理论,假设地层中存在一组或两组低强度弱面,建立了井壁坍塌失稳预测模型,分析了单弱面与双弱面条件下坍塌压力随弱面倾角与走向的变化规律。分析结果表明:考虑弱面存在的地层坍塌压力远大于各向同性地层;单弱面下,坍塌压力最高值随井斜角增大从弱面倾角60°～90°逐步向45°～60°转化,定向井沿弱面反向坍塌压力最低,水平井沿弱面方位与相反方位坍塌压力值相同且均为最低值;双弱面下,2组弱面倾角夹角为0°时坍塌压力最低,坍塌压力最高值随井斜角增大从弱面倾角夹角60°～90°向30°～60°转化;走向夹角为0°时坍塌压力最低,定向井坍塌压力最大值出现于夹角90°～135°和270°～315°内,水平井走向夹角相差180°时坍塌压力相同且极大值与夹角无关。采用本预测模型对渤中构造深井进行了实例分析,井壁坍塌压力分析结果与实际情况比较接近,对现场作业有一定的指导意义。
2019年02期 v.47;No.480 24-32页 [查看摘要][在线阅读][下载 2696K] [下载次数：369 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 沙林秀;邱顺;何雪;
以计算机技术为基础的三维可视化技术,大多通过建模算法、建模软件和应用平台相结合来实现。三维可视化技术的关键是建模,选取正确的建模算法与建模软件,是精确建立模型、优化模型结构的基础,辅之以合适的应用平台,可以达到运动、观察、分析和决策等目的。阐述了三维井眼轨迹可视化相关研究及方法,分析了国内外三维井眼轨迹可视化的研究现状。通过建模算法、建模软件和应用平台的对比,指出三维井眼轨迹可视化技术的发展方向为:从二维平面显示向三维立体显示转化,从单一数据分析向人机交互发展;采集海量油田数据进行同步云计算,逐步实现钻井由数字化向智慧化转变。
2019年02期 v.47;No.480 33-39+48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1359K] [下载次数：550 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：18 ] |[阅读次数：0 ] - 吴鹏;师涛;赵世刚;魏双会;
为满足排管机立柱的轻量化设计要求,快速实现设备的降本增效,以排管机立柱截面尺寸优化为研究重点,利用Design Modeler模块进行参数化建模,利用ANSYS Workbench软件静力学模块对立柱的刚度、强度以及振动模态进行有限元分析,并对立柱的结构参数进行优化。分析结果表明:立柱侧壁板宽度L_2和折弯板角度α对最大总变形的敏感度最高,增大L_2和α的数值可以有效减小最大总变形量; L_2和α对最大等效应力的影响是非线性的,随着α的增大,最大等效应力先升高后降低,L_2增大时最大等效应力会降低;优化方案相较原方案质量减轻3. 2%,最大总变形量降低14. 1%,在最大等效应力降低的同时前3阶固有频率均有所提高,达到了减轻立柱质量、增强刚度及提高固有频率的优化目的。所得结果可为类似机械设备的尺寸优化设计提供借鉴与参考。
2019年02期 v.47;No.480 40-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1069K] [下载次数：343 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：22 ] |[阅读次数：0 ]
- 骆奎栋;李军;任美鹏;杨宏伟;王江帅;张鑫;
深水钻井中,井筒和地层温度分布对流体性质和压力控制具有重要的影响,为了研究其影响情况,考虑了深水钻井过程中增压管线流体进入井筒引起的变质量流动,基于质量和能量守恒原理,建立了井筒和地层不同区域的瞬态传热数学模型,并分析了增压管线排量和入口温度对井筒温度场的影响规律。研究结果表明:增压管线排量和入口温度仅对海水段的环空温度影响较大,且随着排量和入口温度的升高,海水段环空温度随之增加;随着距井口距离的减小,增压管线排量对环空温度的影响逐渐增大,而入口温度对环空温度的影响逐渐减小;由于钻柱和环空内流体流动方向相反,增压管线排量和入口温度对整个钻柱内流体温度的影响较大,且随着排量和入口温度的升高,钻柱内流体温度随之升高。研究结果可为深水钻井过程中井筒温度场的预测提供理论参考。
2019年02期 v.47;No.480 49-54页 [查看摘要][在线阅读][下载 785K] [下载次数：189 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：11 ] |[阅读次数：0 ] - 高胜;陈昆;张利巍;范立华;王克宽;
定点悬停能力是水下机器人重要的控制性能之一。水下机器人在水下运动时常受到波浪和海流等影响,使常规运动控制方法存在稳定性差的问题,需要一种抗干扰能力强和适应性好的运动控制方法。针对设计的ROV和工作要求,分别设计了传统PID控制器、模糊控制器和模糊PID控制器,并通过仿真分析对比了在海流和波浪等干扰的条件下各控制器的动态性能。试验结果表明:在定点悬停控制中,PID控制器适应能力差,抗干扰能力弱,对环境变化敏感;模糊控制器在复杂环境中具有良好的响应特性和抗干扰能力,但存在稳态误差,无法实现精准控制;模糊PID综合了两者的优势,既提高了PID控制器的响应速度和抗干扰能力,又弥补了模糊控制存在稳态误差的缺点,但抗干扰性能还是远不及模糊控制器。因此,当控制精度要求不是很高时,建议使用模糊控制器更好,当需要精准控制且控制误差在允许范围内时,建议使用模糊PID控制器。研究成果对水下机器人工程实践指导具有重要意义。
2019年02期 v.47;No.480 55-64页 [查看摘要][在线阅读][下载 1655K] [下载次数：508 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：18 ] |[阅读次数：0 ] - 钟功祥;张言开;张伟杰;
为保证水下井口水平度,并确定其在深水中不产生较大倾斜以避免对井口设备造成损伤,将对水下井口系统起固定作用的表层导管及注水泥环视为单桩体,基于桩基设计规范及海洋石油工程相关API标准对所设计模型进行了校核。根据土体相关特性选择非线性地基反力法p-y曲线法,对井口受波流水平载荷的响应采用非线性弹簧模型进行有限元模拟,并将结果导入基盘防沉垫模型中进行有限元分析,得到水下井口水平度为0. 45°,满足海洋油气工程中对水下井口水平度不超过0. 5°的要求。研究结果对于水下井口的现场应用具有一定的指导作用。
2019年02期 v.47;No.480 65-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 497K] [下载次数：174 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 武国营;葛伟凤;方传新;王鹏;黄磊;杨超;蔡宝平;
针对液压动力单元中元件数量繁多、联系复杂,以及难以精确进行故障诊断的问题,提出了融合多源信息的贝叶斯网络故障诊断新方法,建立了液压动力单元单一故障失效模式的贝叶斯网络拓扑结构,开发了融合多源信息的故障诊断网络。利用Noisy-OR/MAX计算了故障诊断网络的条件概率参数;针对两故障并发模式,将观测信息节点加入已建立的单一故障模式诊断网络,辅助诊断液压动力单元的两故障并发失效。实例诊断结果表明:对单一失效的诊断,观测节点对诊断结果的影响不大,正确率均接近100%;对于两失效同时发生的情况,未考虑观测信息的模型出现了漏诊和误诊的问题,正确率不到50%,而考虑观测信息的模型能够正确诊断出所有两失效并发的情况,正确率达到100%。研究结果可为水下生产系统的故障诊断奠定基础。
2019年02期 v.47;No.480 70-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 3220K] [下载次数：229 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 李森;王天英;
为保障桩基水工建筑物的安全运行,针对现有桩基防冲刷技术的不足,在深入研究桩周流场分布特点的基础上,运用能量耗散原理,使用柔性材料,研发了一种既可应用于河流,也可应用于近海的柔性消能导流桩基冲刷防护装置。针对埕岛油田某固定式海洋平台,对未设置防护装置和设置防护装置两种工况的桩腿进行流固耦合数值仿真模拟。通过对桩腿流速分布、分离点以及流场特征参数等详细的比较研究,验证了所研发柔性消能导流防冲刷装置良好的防护效果。该装置可用于以桩柱为基础的浅基础固定式平台、海上风机基础和桥墩等多种结构的安全防护,工程应用前景广阔。
2019年02期 v.47;No.480 80-85+90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1193K] [下载次数：312 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ]
- 谢文献;滕腾;柴德民;张立军;王旱祥;顾嘉伟;刘延鑫;
油管切割工具常因运行不稳定而产生剧烈振动、偏心等问题,进而造成井下事故,严重影响施工安全和切割效率。为降低切割工具事故发生概率,利用ADAMS动力学分析软件,针对研发的井下油管切割打捞一体化工具切割部分进行动态模拟,在不同钻压和转速的情况下,对割刀的角加速度和接触力的变化规律进行分析。分析结果表明:割刀在切削过程中的最优钻压为3 700 N,此时割刀运行平稳;接触力与钻压近似成正比关系;割刀的最优转速为28 r/min,此时割刀运行平稳;转速保持在20～40 r/min的范围内时,切割效果较好;转速对接触力的影响较小,可以适当增加转速以提高切割效率。研究结果可以给水力式油管切割工具的设计提供理论依据。
2019年02期 v.47;No.480 86-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 355K] [下载次数：251 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ] - 刘祥康;丁亮亮;朱达江;张林;汪传磊;
针对水平井多封隔器高强度分段改造作业引起的管柱失效事故频发问题,充分考虑多封隔器分段改造井油管内流动和井筒传热特点,建立了井筒温压场精细预测数学模型;同时考虑封隔器间环空压力的各影响因素,建立了封隔器间环空压力瞬态预测数学模型,结合封隔器管柱强度校核理论,形成了一套多封隔器分段改造管柱设计方法。以一口高温高压深井为例,应用建立的设计方法开展了多封隔器分段改造管柱力学分析和优化设计,计算结果表明,井筒温压场的精细模拟和封隔器间环空压力的瞬态预测对多封隔器分段改造管柱设计至关重要。研究结果对多封隔器分段改造技术在高温高压深井中的推广应用提供了技术支撑。
2019年02期 v.47;No.480 91-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 434K] [下载次数：361 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：14 ] |[阅读次数：0 ] - 卢培华;陈德飞;潘昭才;孟祥娟;白晓飞;刘举;
常规偏心分层注水会导致区块欠注严重,难以满足超深双台阶水平井分层注水及不动管柱分层注水分层酸化要求。为此,研制了超深双台阶水平井分注及酸化一体化管柱和配套工具。管柱主要由封隔器和注水酸化一体化配水器等组成。测调过程中测调仪器与管柱中的配水器采用同心对接,投捞成功率高,通过与特制酸化芯子配合可实现不动管柱分层酸化。利用WELLCAT软件模拟注水、酸化和停注时各封隔器的受力、管柱伸缩长度以及管柱整体强度。现场试验结果表明:超深双台阶水平井分注及酸化一体化管柱及配套工具设计合理,施工成功率100%,层段之间注水合格率100%,能够满足超深双台阶水平井的分层注水及酸化要求。研究结果可为封隔器及伸缩管的选择提供理论依据。
2019年02期 v.47;No.480 96-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 860K] [下载次数：130 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 高奇峰;杨东海;何利民;
为研究中心体对直流式旋流分离器分离性能的影响,通过在分离器内部设置中心体,利用数值模拟的方法,对分离器内部旋流场、压力场、速度场及分离效率进行了分析。分析结果表明:增设中心体能够占据分离器内部分离死区,增强内部流场的稳定性,减少二次涡流的影响,尤其能够提高对微小液滴的分离效率;中心体直径的增大能够提高分离器的分离效率,当中心体直径与筒体直径比值大于0. 5时,液滴的分离效率显著提高,但也会造成较大的压降损失;通过研究不同气速下分离器分离效率与压降变化的规律,提出不同工况下中心体直径的取值范围,当入口气速高于10 m/s时,中心体直径与筒体直径比值取0. 5,当气速较低时,应结合现场工况对分离效率和压降的要求,增大中心体直径。所得结论可为直流式旋流分离器的优化设计及现场应用提供指导。
2019年02期 v.47;No.480 103-109页 [查看摘要][在线阅读][下载 1420K] [下载次数：444 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 李予;雷江辉;马尧;陈贤;李晓艳;何冯清;
新疆油田稠油开采过程中产生的大量高含盐废水中COD、挥发酚和硫化物等指标超标,若不处理直接外排将会对周围的生态环境造成极大的破坏。鉴于此,根据新疆油田外排污水可生化性的特点,培养筛选出耐高温耐高盐的高效复合菌群,并结合曝气、旋流气浮和水解酸化等预处理工艺协同降解废水中的污染物,形成了"预处理+生物接触氧化"的处理工艺。试验及应用结果表明:采用该工艺处理后污水中含油、悬浮物、COD均达到国家二级排放标准,石油类平均去除率90%,悬浮物平均去除率96%,COD平均去除率82%。已在现场建成投产高含盐废水达标处理站3座,累计处理废水量约150万m~3,具有显著的社会效益。
2019年02期 v.47;No.480 110-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 415K] [下载次数：308 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ]
- 徐孝轩;张涛;冯永珺;罗晓兰;王懿;司江伟;
影响管汇布局的因素众多,且深水目标油藏特点的专有性和施工的不确定性,都将对其布局形式产生直接影响。通过对管汇连接设计优化方案的研究,发现多目标模糊优化在管汇连接的工程设计中具有较高的可行性。以西非深水E油田为目标油田,设定工程造价和管道总长度为优化目标,以管汇数量、回路数量、输油管线长度等参数为优化函数变量,并通过MATLAB软件进行程序编写以及对程序输出数据进行分析,获得了管汇布局的优化连接方案,极大地减小了人工计算量,提升了管汇连接设计方案的性能,解决了目前尚未通过精确的理论计算寻找管汇连接的最优化设计方案的问题。研究内容为今后进行管汇布局研究提供了一种可借鉴的方法。
2019年02期 v.47;No.480 116-122页 [查看摘要][在线阅读][下载 652K] [下载次数：197 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 李向阳;孙伟;张鹏飞;刘伟;张靖;呼伟;
目前,很多油气田出现了储层压实导致套管损坏的现象,特别是邻近储层边界尤为如此。为弄清套管变形机理,通常使用3D地质力学模型量化评价模拟储层条件下的套管应变。BPAmerica公司和BP Exploration公司的研究人员使用有限元模型,量化了储层压力衰竭程度、岩石压缩性、井斜、套管直径/壁厚比和屈服强度对压实致套管变形的影响,并应用模拟结果推导出能够精确预测套管应变的经验公式。有限元分析结果表明:压实致邻近储层边界套管应变随储层压力衰竭和岩石压缩性的增大以幂律形式增大,而随井斜增大呈非线性减小;当套管屈服强度增大时,套管应变减小,而套管直径/壁厚比对套管变形的影响与套管载荷条件密切相关。研究结果可为国内套管损坏相关研究提供借鉴。
2019年02期 v.47;No.480 123-129+135页 [查看摘要][在线阅读][下载 1362K] [下载次数：94 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 范金福;刘猛;张晓辰;曲文娟;李少香;
为探究油气管道中温度、流速和CO_2/H_2S分压协同作用下对钢管腐蚀行为的影响,对温度、流速和CO_2/H_2S分压比建立正交实验,通过SEM,XRD等分析技术探究不同改变量对Q235B管道腐蚀行为的影响。结果表明:在CO_2和H_2S共同影响下,70℃、流速为1. 5 m/s时,腐蚀动力学过程十分剧烈; H_2S的存在能够一定程度上抑制腐蚀,低含H_2S的腐蚀环境中,腐蚀为CO_2主导,在高温下内层形成良好的FeCO_3膜,腐蚀速率降低; H_2S通过形成FeS腐蚀产物层增加点蚀的程度;在H_2S和CO_2的组合存在下,凹坑的起始速率最高,CO_2能够协同促进,在同一时间内提供更多的实质性FeS膜;在点腐蚀演化过程中,CO_2和H_2S的协同作用在70℃时最为显著,同时流速在增大的过程中,会使FeS分布不均,而FeS的不均匀分布会诱导微电池作为该阶段在钢表面的点腐蚀的驱动力。研究结果对于制定石油管道防腐措施具有指导意义。
2019年02期 v.47;No.480 130-135页 [查看摘要][在线阅读][下载 1119K] [下载次数：268 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 张仕民;何子辰;朱霄霄;卢娜;
针对现有原油管道清蜡清管器存在的卡堵及清管效率低等问题,设计了新型清蜡清管器。该清管器主要由调速单元和清蜡单元组成。调速单元采用旁通阀调速,使清管器获得相对较低的运行速度来增强清蜡效果,清蜡单元通过清蜡执行机构驱动清蜡刀头旋转清蜡,配合油流冲刷粉化被刮除的蜡沉积碎屑,防止其二次沉积进而预防卡堵。通过ABAQUS/Explicit模块对清蜡执行机构切削过程进行了仿真,仿真结果表明:当清蜡清管器运行速度为1. 0 m/s时,其清蜡执行机构不仅具有较大的切削力,且切削力波动较小。结合清蜡清管器的运行工况,设计了转速和电流双闭环调速系统,通过Simulink仿真,验证了该电机调速系统不仅具有较好的动态特性,而且具有一定的抗干扰能力。研究结果对于后期样机调试具有一定的参考价值。
2019年02期 v.47;No.480 136-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1914K] [下载次数：570 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：12 ] |[阅读次数：0 ]