- 唐友福;丁涵;缪皓;
传统Hertz接触模型在分析往复压缩机轴承碰磨故障时，存在计算误差大的问题。为此，针对滑动轴承碰磨故障的共形接触特点，提出一种适用于轴承碰磨故障的修正共形接触力模型。该模型在L-N接触力模型的基础上引入修正刚度系数K_c和修正刚度指数n_c,得到修正共形接触力模型。基于拉格朗日第二类动力学方程，建立含有往复压缩机连杆大头处轴承间隙的动力学方程；利用RecurDyn软件仿真验证修正共形接触力模型的正确性；分析不同轴承间隙对十字头加速度和轴承接触力的影响，并研究了轴承最大磨损间隙下的轴心轨迹。研究结果表明：修正共形接触力模型相比于L-N接触力模型，更适用于小间隙的载荷接触，且修正共形接触力模型相比L-N接触力模型误差最大可减少约82%。所提出的修正共形接触力模型更适应于往复压缩机轴承间隙碰磨故障的描述。
2024年03期 v.52;No.541 18-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2185K] [下载次数：178 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 唐友福;丁涵;缪皓;
传统Hertz接触模型在分析往复压缩机轴承碰磨故障时，存在计算误差大的问题。为此，针对滑动轴承碰磨故障的共形接触特点，提出一种适用于轴承碰磨故障的修正共形接触力模型。该模型在L-N接触力模型的基础上引入修正刚度系数K_c和修正刚度指数n_c,得到修正共形接触力模型。基于拉格朗日第二类动力学方程，建立含有往复压缩机连杆大头处轴承间隙的动力学方程；利用RecurDyn软件仿真验证修正共形接触力模型的正确性；分析不同轴承间隙对十字头加速度和轴承接触力的影响，并研究了轴承最大磨损间隙下的轴心轨迹。研究结果表明：修正共形接触力模型相比于L-N接触力模型，更适用于小间隙的载荷接触，且修正共形接触力模型相比L-N接触力模型误差最大可减少约82%。所提出的修正共形接触力模型更适应于往复压缩机轴承间隙碰磨故障的描述。
2024年03期 v.52;No.541 18-24页 [查看摘要][在线阅读][下载 2185K] [下载次数：178 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 王龙;徐燕东;王锁男;吴春洪;任海冰;张磊;杨敏杰;
随着油田大规模的开发，连续管钻磨桥塞技术得到广泛应用。然而该技术在现场应用中会由于桥塞碎屑的堆积而造成钻磨时效低、井下故障频发等一系列工程难题。为此，探究在水平井眼多形态流域桥塞碎屑的运移规律很有必要。运用CFD数值模拟方法，对水平井段连续管不同形态时的桥塞碎屑进行运移规律研究，探究当边界条件不同(钻磨液黏度、钻磨液流量、固相初始体积分数)时各个截面上桥塞碎屑的体积分数的变化规律。研究结果表明：钻磨液黏度的增加、钻磨液流量的减少、固相初始体积分数的降低都有利于桥塞碎屑的运移；并且当连续管在中心时出口处的桥塞碎屑体积分数比连续管螺旋屈曲时的要高26.5%;碎屑初始体积分数对碎屑运移的影响最大。所得结论可有效预防井下卡钻等风险。
2024年03期 v.52;No.541 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 2351K] [下载次数：247 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ] - 王龙;徐燕东;王锁男;吴春洪;任海冰;张磊;杨敏杰;
随着油田大规模的开发，连续管钻磨桥塞技术得到广泛应用。然而该技术在现场应用中会由于桥塞碎屑的堆积而造成钻磨时效低、井下故障频发等一系列工程难题。为此，探究在水平井眼多形态流域桥塞碎屑的运移规律很有必要。运用CFD数值模拟方法，对水平井段连续管不同形态时的桥塞碎屑进行运移规律研究，探究当边界条件不同(钻磨液黏度、钻磨液流量、固相初始体积分数)时各个截面上桥塞碎屑的体积分数的变化规律。研究结果表明：钻磨液黏度的增加、钻磨液流量的减少、固相初始体积分数的降低都有利于桥塞碎屑的运移；并且当连续管在中心时出口处的桥塞碎屑体积分数比连续管螺旋屈曲时的要高26.5%;碎屑初始体积分数对碎屑运移的影响最大。所得结论可有效预防井下卡钻等风险。
2024年03期 v.52;No.541 25-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 2351K] [下载次数：247 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 代富裕;胡启国;何奇;陈思祥;徐向阳;
绞车滚筒作为钻机的重要组成部分，在运行中应保持良好的性能稳定性，对其进行可靠性分析十分必要。为此，采用哈默斯雷采样方法，对传统7 000 m绞车滚筒的设计变量在Isight平台通过SolidWorks、ANSYS、MATLAB联合进行灵敏度分析，利用蒙特卡洛模拟法对输入变量进行抽样，搭建IWOA-双向LSTM模型对绞车滚筒可靠性进行预测。研究结果表明：IWOA-双向LSTM可靠性预测模型预测精度远远超过了传统的可靠性预测模型，其结合蒙特卡洛模拟法可对绞车滚筒的关键参数如耐久应力和疲劳寿命等进行估计，以此得到绞车滚筒理论的工作应力区间及其使用寿命，从而为绞车滚筒的运维及安全稳定运行提供有力保障。研究结论可为钻采设备的可靠性分析提供一种新方案。
2024年03期 v.52;No.541 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2517K] [下载次数：179 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 代富裕;胡启国;何奇;陈思祥;徐向阳;
绞车滚筒作为钻机的重要组成部分，在运行中应保持良好的性能稳定性，对其进行可靠性分析十分必要。为此，采用哈默斯雷采样方法，对传统7 000 m绞车滚筒的设计变量在Isight平台通过SolidWorks、ANSYS、MATLAB联合进行灵敏度分析，利用蒙特卡洛模拟法对输入变量进行抽样，搭建IWOA-双向LSTM模型对绞车滚筒可靠性进行预测。研究结果表明：IWOA-双向LSTM可靠性预测模型预测精度远远超过了传统的可靠性预测模型，其结合蒙特卡洛模拟法可对绞车滚筒的关键参数如耐久应力和疲劳寿命等进行估计，以此得到绞车滚筒理论的工作应力区间及其使用寿命，从而为绞车滚筒的运维及安全稳定运行提供有力保障。研究结论可为钻采设备的可靠性分析提供一种新方案。
2024年03期 v.52;No.541 32-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 2517K] [下载次数：179 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 杨文哲;王蕊;徐兴海;李东风;莫子雄;
为研究?139.7 mm×9.17 mm IEU S135特殊螺纹钻杆接头的上扣力学特性，建立了包含进、退刀槽结构的双台肩钻杆接头三维非线性有限元模型，考虑材料非线性、结构非对称、螺旋升角和各啮合面接触等因素，采用ABAQUS/Explicit有限元方法对上扣扭矩作用下钻杆接头关键结构的应力分布特性进行分析。研究结果表明：钻杆接头整体等效应力分布不均，在横截面内呈轴对称分布，关键结构处应力集中显著，最大等效应力未超过材料屈服强度；钻杆接头台肩上的径向预留间隙和其过渡圆角处的结构非连续对台肩面的等效应力及接触压力分布影响显著；钻杆接头螺纹段的等效应力和接触压力均呈“U”形分布，应力整体分布均匀，螺纹接头前3扣与后3扣的承载比之差为8.6%,表明接头承载性能较佳。对有限元模拟结果进行实物验证试验对比分析，试验结果与有限元模拟结果基本符合。分析结果可为钻具优化设计及安全应用提供数据支撑。
2024年03期 v.52;No.541 40-47+107页 [查看摘要][在线阅读][下载 2888K] [下载次数：342 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 杨文哲;王蕊;徐兴海;李东风;莫子雄;
为研究?139.7 mm×9.17 mm IEU S135特殊螺纹钻杆接头的上扣力学特性，建立了包含进、退刀槽结构的双台肩钻杆接头三维非线性有限元模型，考虑材料非线性、结构非对称、螺旋升角和各啮合面接触等因素，采用ABAQUS/Explicit有限元方法对上扣扭矩作用下钻杆接头关键结构的应力分布特性进行分析。研究结果表明：钻杆接头整体等效应力分布不均，在横截面内呈轴对称分布，关键结构处应力集中显著，最大等效应力未超过材料屈服强度；钻杆接头台肩上的径向预留间隙和其过渡圆角处的结构非连续对台肩面的等效应力及接触压力分布影响显著；钻杆接头螺纹段的等效应力和接触压力均呈“U”形分布，应力整体分布均匀，螺纹接头前3扣与后3扣的承载比之差为8.6%,表明接头承载性能较佳。对有限元模拟结果进行实物验证试验对比分析，试验结果与有限元模拟结果基本符合。分析结果可为钻具优化设计及安全应用提供数据支撑。
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随着油气勘探开发难度增大，特别是海洋油气勘探开发的不断加大，以及深水井、高温井越来越多，地质方面对电缆测井技术所获取的参数要求也越来越高。为了更好地获取小井眼尺寸井壁岩心样本，助力油气田高效探勘开发，通过对取心仪井下仪器关键零部件电子控制短节和机械液压短节的创新设计与模拟分析，研制了适用于高温、高压、小尺寸井眼的大直径旋转井壁取心仪(MRCT-dumpy)。通过功能测试和5口井作业应用表明，大直径旋转井壁取心仪钻头性能及取心电机性能均得到充分验证，其热管理系统满足作业需要，符合设计要求；该取心仪取心功能正常，最高单趟收获岩心43颗，满足小井眼大直径取心作业要求。该仪器的设计与应用可为后期同类技术的发展提供指导。
2024年03期 v.52;No.541 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1983K] [下载次数：147 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 刘铁民;田志宾;黄琳;冯永仁;魏赞庆;贾奇勇;彭硕;
随着油气勘探开发难度增大，特别是海洋油气勘探开发的不断加大，以及深水井、高温井越来越多，地质方面对电缆测井技术所获取的参数要求也越来越高。为了更好地获取小井眼尺寸井壁岩心样本，助力油气田高效探勘开发，通过对取心仪井下仪器关键零部件电子控制短节和机械液压短节的创新设计与模拟分析，研制了适用于高温、高压、小尺寸井眼的大直径旋转井壁取心仪(MRCT-dumpy)。通过功能测试和5口井作业应用表明，大直径旋转井壁取心仪钻头性能及取心电机性能均得到充分验证，其热管理系统满足作业需要，符合设计要求；该取心仪取心功能正常，最高单趟收获岩心43颗，满足小井眼大直径取心作业要求。该仪器的设计与应用可为后期同类技术的发展提供指导。
2024年03期 v.52;No.541 48-53页 [查看摘要][在线阅读][下载 1983K] [下载次数：147 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：6 ] |[阅读次数：0 ] - 敬俊;罗希锐;祝效华;谭宾;李志林;
现阶段井下管柱恶性遇卡处置效率低、处置时间长，甚至会诱发井眼附加伤害，成为制约井下作业效率及安全的主要因素。为此，研制出一种基于高温熔融的金属管柱快速切割解卡作业工具。将工具下放至目标深度后，利用锚定机构实现工具与被切割管柱的相对固定，采用电激发特制的高能铝热药柱；铝热药剂急速反应释放极量、超高温的等离子火焰；火焰由特殊设计的喷射机构引导喷射，沿径向高速喷出对管柱实施径向熔切。开展液态环境中?127 mm加重钻杆熔切试验，验证工具井下作业的可行性。研究结果表明：锚定机构能顺利完成工具与被切割管柱的相对固定，药剂能被顺利激发，喷射机构能引导火焰高速喷射实施径向熔切。该工具可对不同厚度的管柱实施熔切作业，管柱熔切深度与装药量相关，10 kg装药量下，切割用时8 s,切割平均深度达21 mm。该工具及其技术可为井下遇卡管柱高效、安全解卡提供新的解决方案。
2024年03期 v.52;No.541 54-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 2120K] [下载次数：233 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 敬俊;罗希锐;祝效华;谭宾;李志林;
现阶段井下管柱恶性遇卡处置效率低、处置时间长，甚至会诱发井眼附加伤害，成为制约井下作业效率及安全的主要因素。为此，研制出一种基于高温熔融的金属管柱快速切割解卡作业工具。将工具下放至目标深度后，利用锚定机构实现工具与被切割管柱的相对固定，采用电激发特制的高能铝热药柱；铝热药剂急速反应释放极量、超高温的等离子火焰；火焰由特殊设计的喷射机构引导喷射，沿径向高速喷出对管柱实施径向熔切。开展液态环境中?127 mm加重钻杆熔切试验，验证工具井下作业的可行性。研究结果表明：锚定机构能顺利完成工具与被切割管柱的相对固定，药剂能被顺利激发，喷射机构能引导火焰高速喷射实施径向熔切。该工具可对不同厚度的管柱实施熔切作业，管柱熔切深度与装药量相关，10 kg装药量下，切割用时8 s,切割平均深度达21 mm。该工具及其技术可为井下遇卡管柱高效、安全解卡提供新的解决方案。
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- 王金龙;盛磊祥;李婷婷;王名春;
中型修井系统进行修井作业能在作业类型和成本上取得平衡，是深水水下井口修井作业未来的发展趋势。基于轻型工程船舶，提出了一套针对水下井口的深水中型修井系统整体设计方案，详细介绍了底部总成、修井隔水管及提升框架等主要部件；建立了深水中型修井系统整体动力学分析模型，利用有限元方法分析了系统的强度响应。分析结果显示：深水中型修井系统可为深水修井提供流体流动通道，使得修井液、连续管等能在修井隔水管内的通道进行修井作业；随着轻型工作船舶偏移量的增大，在锥形应力短节处的等效应力和弯矩随之增大；整套修井系统的最大弯矩和最大等效应力出现在锥形应力短节的底部，后续设计应重点关注底部锥形应力短节的受力状况。研究成果可为我国深水修井装备和技术发展及其在深水油气田的安全应用提供参考。
2024年03期 v.52;No.541 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1995K] [下载次数：210 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 王金龙;盛磊祥;李婷婷;王名春;
中型修井系统进行修井作业能在作业类型和成本上取得平衡，是深水水下井口修井作业未来的发展趋势。基于轻型工程船舶，提出了一套针对水下井口的深水中型修井系统整体设计方案，详细介绍了底部总成、修井隔水管及提升框架等主要部件；建立了深水中型修井系统整体动力学分析模型，利用有限元方法分析了系统的强度响应。分析结果显示：深水中型修井系统可为深水修井提供流体流动通道，使得修井液、连续管等能在修井隔水管内的通道进行修井作业；随着轻型工作船舶偏移量的增大，在锥形应力短节处的等效应力和弯矩随之增大；整套修井系统的最大弯矩和最大等效应力出现在锥形应力短节的底部，后续设计应重点关注底部锥形应力短节的受力状况。研究成果可为我国深水修井装备和技术发展及其在深水油气田的安全应用提供参考。
2024年03期 v.52;No.541 61-66页 [查看摘要][在线阅读][下载 1995K] [下载次数：210 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 张雪梅;张剑;贺启强;车传睿;任从坤;石琼;
针对胜利油田已有的双管分层防砂分层注聚技术无法满足其海上低剪切、防堵塞、长效注聚需求的现状，对注聚筛管、环空安全阀及液控封隔器等核心工具进行了优化改进，形成了双管宽流道分层防砂分层注聚技术。优化研究结果表明：形成的注聚筛管采用倒梯形缝状结构，表面双疏涂层，自洁不堵塞，流通量提高25%～40%;优化环空安全阀过流通道使内外管环空过流面积增加3.3倍；优化液控封隔器结构，使胶筒肩部受力减小12.6%,坐封活塞面积增加0.78倍，解封后环空面积增大1.5倍。该技术已在海上油田成功应用35井次，井筒黏度保留率达93%,提高5%,平均注入压力下降1.1 MPa。该技术对油田海上、陆地化学驱区块的长效注采开发具有一定的示范指导作用。
2024年03期 v.52;No.541 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1700K] [下载次数：180 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 张雪梅;张剑;贺启强;车传睿;任从坤;石琼;
针对胜利油田已有的双管分层防砂分层注聚技术无法满足其海上低剪切、防堵塞、长效注聚需求的现状，对注聚筛管、环空安全阀及液控封隔器等核心工具进行了优化改进，形成了双管宽流道分层防砂分层注聚技术。优化研究结果表明：形成的注聚筛管采用倒梯形缝状结构，表面双疏涂层，自洁不堵塞，流通量提高25%～40%;优化环空安全阀过流通道使内外管环空过流面积增加3.3倍；优化液控封隔器结构，使胶筒肩部受力减小12.6%,坐封活塞面积增加0.78倍，解封后环空面积增大1.5倍。该技术已在海上油田成功应用35井次，井筒黏度保留率达93%,提高5%,平均注入压力下降1.1 MPa。该技术对油田海上、陆地化学驱区块的长效注采开发具有一定的示范指导作用。
2024年03期 v.52;No.541 67-72页 [查看摘要][在线阅读][下载 1700K] [下载次数：180 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 钱钦;车传睿;任从坤;张雪梅;李德忠;石琼;
针对传统单管细分注聚技术存在因聚合物吸附等造成测调仪投捞不到位、配聚器调配困难及有效期短等问题，研发了一种电液联控单管分层注聚技术。该技术包含电液复合分控装置、液控多级配聚器、非接触式热传导流量计等核心工具。电液复合分控装置通过1根主控电缆，实现1根液控管路分控多个液控工具，大大简化了井筒管线数量；液控多级配聚器解决了注聚过程中流量调节困难的问题，实现变排量调节和大压差注入；非接触式热传导流量计实现聚合物流量井下长效在线监测。目前该技术已成功应用3井次，分注层数2～3层，最大单层配注量130 m~3/d,测调次数达21次，测试准确率达85%以上，在井时间约600 d依然有效。该技术满足了海上油田“保黏、细分、长效”的注聚需求，具有较高的推广应用价值。
2024年03期 v.52;No.541 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1828K] [下载次数：105 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 钱钦;车传睿;任从坤;张雪梅;李德忠;石琼;
针对传统单管细分注聚技术存在因聚合物吸附等造成测调仪投捞不到位、配聚器调配困难及有效期短等问题，研发了一种电液联控单管分层注聚技术。该技术包含电液复合分控装置、液控多级配聚器、非接触式热传导流量计等核心工具。电液复合分控装置通过1根主控电缆，实现1根液控管路分控多个液控工具，大大简化了井筒管线数量；液控多级配聚器解决了注聚过程中流量调节困难的问题，实现变排量调节和大压差注入；非接触式热传导流量计实现聚合物流量井下长效在线监测。目前该技术已成功应用3井次，分注层数2～3层，最大单层配注量130 m~3/d,测调次数达21次，测试准确率达85%以上，在井时间约600 d依然有效。该技术满足了海上油田“保黏、细分、长效”的注聚需求，具有较高的推广应用价值。
2024年03期 v.52;No.541 73-78页 [查看摘要][在线阅读][下载 1828K] [下载次数：105 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ]
- 程文佳;李越;徐凤祥;魏瑞涛;葛垣;王雷鹏;
气体封隔器胶筒是实现气井分层分段开采的关键部件。常规三胶筒结构在坐封时易发生初始破坏，导致胶筒整体应力水平降低，密封安全性储备不足。为此，提出一种多材料组合式密封单元的增强方法，用于HPHT105-232-V0型含硫化氢高温高压气体封隔器密封单元的设计；基于拉伸试验和Yeoh理论获得橡胶的本构模型参数；在温度204℃、坐封力200 kN和环空压力70 MPa下，分析了胶筒的应力和变形规律；试验测试了增强单元的密封安全性。分析结果表明：HPHT105-232-V0型封隔器密封单元胶筒的最大变形量为94.785 mm,最大接触应力为240 MPa,位于金属护环与套管接触区域。根据API标准，对HPHT105-232-V0型封隔器实物进行测试试验，坐封时胶筒未发生初始破坏，密封单元的整体应力水平提高；稳压过程胶筒压降幅度小于1%;整个试验测试过程中，密封单元无气泡溢出，封隔器卸载后胶筒结构无明显的塑性变形。研究结果表明，采用该增强方法所设计的多材料组合式密封单元具有良好的密封性能，满足极端环境下的密封安全性要求。
2024年03期 v.52;No.541 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1792K] [下载次数：261 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 程文佳;李越;徐凤祥;魏瑞涛;葛垣;王雷鹏;
气体封隔器胶筒是实现气井分层分段开采的关键部件。常规三胶筒结构在坐封时易发生初始破坏，导致胶筒整体应力水平降低，密封安全性储备不足。为此，提出一种多材料组合式密封单元的增强方法，用于HPHT105-232-V0型含硫化氢高温高压气体封隔器密封单元的设计；基于拉伸试验和Yeoh理论获得橡胶的本构模型参数；在温度204℃、坐封力200 kN和环空压力70 MPa下，分析了胶筒的应力和变形规律；试验测试了增强单元的密封安全性。分析结果表明：HPHT105-232-V0型封隔器密封单元胶筒的最大变形量为94.785 mm,最大接触应力为240 MPa,位于金属护环与套管接触区域。根据API标准，对HPHT105-232-V0型封隔器实物进行测试试验，坐封时胶筒未发生初始破坏，密封单元的整体应力水平提高；稳压过程胶筒压降幅度小于1%;整个试验测试过程中，密封单元无气泡溢出，封隔器卸载后胶筒结构无明显的塑性变形。研究结果表明，采用该增强方法所设计的多材料组合式密封单元具有良好的密封性能，满足极端环境下的密封安全性要求。
2024年03期 v.52;No.541 79-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1792K] [下载次数：261 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：2 ] |[阅读次数：0 ] - 唐志伟;
雾化后的液滴粒径越集中，越容易控制雾化过程，调节雾化参数可达到降低气田采出水系统的运行成本，提升处理效果的目的。采用耦合气液两相湍流理论、离散相模型和TAB(Taylor Analogy Breakup)模型，建立了基于拉格朗日方法的旋转雾化模型，对气田高含盐采出水雾化过程进行了数值模拟研究，复现了不同时刻液滴破碎过程，得到连续相空气、离散相液滴的速度矢量分布。分析旋转雾化转速、转盘直径、进液量的影响作用规律。研究结果表明，转速越快、转盘直径越大、进液量越少，雾化效果越好。研究结果可为旋转雾化器的结构工艺参数优化提供理论参考。
2024年03期 v.52;No.541 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 3567K] [下载次数：98 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 唐志伟;
雾化后的液滴粒径越集中，越容易控制雾化过程，调节雾化参数可达到降低气田采出水系统的运行成本，提升处理效果的目的。采用耦合气液两相湍流理论、离散相模型和TAB(Taylor Analogy Breakup)模型，建立了基于拉格朗日方法的旋转雾化模型，对气田高含盐采出水雾化过程进行了数值模拟研究，复现了不同时刻液滴破碎过程，得到连续相空气、离散相液滴的速度矢量分布。分析旋转雾化转速、转盘直径、进液量的影响作用规律。研究结果表明，转速越快、转盘直径越大、进液量越少，雾化效果越好。研究结果可为旋转雾化器的结构工艺参数优化提供理论参考。
2024年03期 v.52;No.541 86-92页 [查看摘要][在线阅读][下载 3567K] [下载次数：98 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 夏宏泽;赵宇;李宁;白健华;孙超;付治军;徐保蕊;
针对稠油相对于常规采出液分离难度大的特点，以螺旋流道形旋流器为基础设计了一套稠油产出液高效处理工艺流程，并通过数值模拟方法对旋流分离装置的运行操作参数进行优化模拟对比分析，研究了不同入口流量、分流比以及入口含水体积分数对流场和整体分离效率的影响规律。研究结果表明：旋流器螺旋流道结构可实现稠油介质油相的聚结，实现稠油采出液油水两相的分离；当Ⅰ-1旋流器入口流量为5 m~3/h,分流比为0.4,含水体积分数为95%,Ⅰ-2旋流器分流比为0.3时，Ⅰ-1旋流器、Ⅰ-2旋流器分离效率分别为96.44%、99.76%;当入口含油质量浓度为15 200 mg/L时，第一级底流出口含油质量浓度1 275 mg/L,第二级底流出口含油质量浓度1 359 mg/L。研究结论可为稠油处理的工艺流程设计和操作参数优化提供借鉴。
2024年03期 v.52;No.541 93-101页 [查看摘要][在线阅读][下载 2553K] [下载次数：272 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 夏宏泽;赵宇;李宁;白健华;孙超;付治军;徐保蕊;
针对稠油相对于常规采出液分离难度大的特点，以螺旋流道形旋流器为基础设计了一套稠油产出液高效处理工艺流程，并通过数值模拟方法对旋流分离装置的运行操作参数进行优化模拟对比分析，研究了不同入口流量、分流比以及入口含水体积分数对流场和整体分离效率的影响规律。研究结果表明：旋流器螺旋流道结构可实现稠油介质油相的聚结，实现稠油采出液油水两相的分离；当Ⅰ-1旋流器入口流量为5 m~3/h,分流比为0.4,含水体积分数为95%,Ⅰ-2旋流器分流比为0.3时，Ⅰ-1旋流器、Ⅰ-2旋流器分离效率分别为96.44%、99.76%;当入口含油质量浓度为15 200 mg/L时，第一级底流出口含油质量浓度1 275 mg/L,第二级底流出口含油质量浓度1 359 mg/L。研究结论可为稠油处理的工艺流程设计和操作参数优化提供借鉴。
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利用电动压裂装备开展水力压裂是页岩油储层开发的新技术，还处于起步发展阶段，压裂装备的配套技术还不成熟、不完善。以胜利页岩油电动压裂装备为研究点，结合压裂施工要求与装备作业能力，提出了页岩油电动压裂设备一体化配置方法。从压裂装置、输砂装置、混砂装置、自动供液系统、变频控制系统、仪表控制中心、高压管汇系统等装备方面提出了具体配置要求，在胜利油田樊页1试验井组8口井进行应用。应用结果表明，所形成的配套方法满足页岩油高压力、大排量、大砂比、作业时间长的压裂作业要求，能够提高整体作业效率及装备的自动化水平，实现绿色低碳开发。研究结果可为页岩油大规模电动压裂施工奠定装备基础，对后续规模化推广具有一定的借鉴意义。
2024年03期 v.52;No.541 102-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1617K] [下载次数：200 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：9 ] |[阅读次数：0 ] - 张国友;
利用电动压裂装备开展水力压裂是页岩油储层开发的新技术，还处于起步发展阶段，压裂装备的配套技术还不成熟、不完善。以胜利页岩油电动压裂装备为研究点，结合压裂施工要求与装备作业能力，提出了页岩油电动压裂设备一体化配置方法。从压裂装置、输砂装置、混砂装置、自动供液系统、变频控制系统、仪表控制中心、高压管汇系统等装备方面提出了具体配置要求，在胜利油田樊页1试验井组8口井进行应用。应用结果表明，所形成的配套方法满足页岩油高压力、大排量、大砂比、作业时间长的压裂作业要求，能够提高整体作业效率及装备的自动化水平，实现绿色低碳开发。研究结果可为页岩油大规模电动压裂施工奠定装备基础，对后续规模化推广具有一定的借鉴意义。
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- 王昊;张浩楠;吴圣思;吴江桥;张振永;刘啸奔;张宏;
为了确保石油天然气管线在复杂服役环境下的本质安全，探讨了目前国内外广泛应用的3种管道环焊缝拉伸应变容量模型(CSA Z662、PRCI-CRES、EXXON MOBIL),并对其参数选取范围性进行了汇总和对比分析。通过分析模型预测值和96组全尺寸管道及宽板拉伸试验数据的差异，对各拉伸应变容量模型在不同钢级下的预测精度进行了验证，并使用90%置信上限倒数法计算了模型安全系数。结果表明：由于CSA Z662模型断裂韧性取值上限过小，导致其对于中、高钢级管线的预测值过于保守；EXXON MOBIL和PRCI-CRES模型更为完善，二者预测结果相似，并与试验结果较为相符。针对EXXON MOBIL和PRCI-CRES模型计算所得的安全系数可以明显改善模型预测结果，可将非保守预测值最大误差控制在约30%范围内，从而有效满足较为保守的设计要求。研究结果可为管线基于应变设计提供理论指导。
2024年03期 v.52;No.541 108-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1836K] [下载次数：303 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 王昊;张浩楠;吴圣思;吴江桥;张振永;刘啸奔;张宏;
为了确保石油天然气管线在复杂服役环境下的本质安全，探讨了目前国内外广泛应用的3种管道环焊缝拉伸应变容量模型(CSA Z662、PRCI-CRES、EXXON MOBIL),并对其参数选取范围性进行了汇总和对比分析。通过分析模型预测值和96组全尺寸管道及宽板拉伸试验数据的差异，对各拉伸应变容量模型在不同钢级下的预测精度进行了验证，并使用90%置信上限倒数法计算了模型安全系数。结果表明：由于CSA Z662模型断裂韧性取值上限过小，导致其对于中、高钢级管线的预测值过于保守；EXXON MOBIL和PRCI-CRES模型更为完善，二者预测结果相似，并与试验结果较为相符。针对EXXON MOBIL和PRCI-CRES模型计算所得的安全系数可以明显改善模型预测结果，可将非保守预测值最大误差控制在约30%范围内，从而有效满足较为保守的设计要求。研究结果可为管线基于应变设计提供理论指导。
2024年03期 v.52;No.541 108-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1836K] [下载次数：303 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 卫伟;赵弘;
利用瞬变电磁法进行管道移动检测的过程中，经常由于检测设备抖动造成检测信号的误差或检测失败。为此，设计了一款可搭载瞬变电磁检测设备的自动检测小车。基于检测小车和埋地管道检测的工作要求，进行可变线圈搭载平台和减震机构设计，并利用解析法对弹簧阻尼器的刚度系数和阻尼系数进行优化。基于ANSYS Workbench软件对上摆臂和车轮连接件进行拓扑优化。基于减震机构的关键零件下摆臂对整体性能的影响，利用CCD中心组合试验法，进行仿真试验设计取得数据，并利用响应面法得出最大应力和质量与下摆臂设计参数的映射关系。采用粒子群算法对映射关系进行优化设计，获得最大应力和质量最小时的下摆臂参数。优化结果表明：采用Adams对优化后的检测小车进行运动学仿真，小车平台质心在竖直方向上位移和速度的峰值分别降低约55.7%和26.5%,均值分别降低约67.9%和24.2%,波动的次数也明显减少，检测小车性能显著增强。所得结论可为检测小车设计提供理论参考，对管道缺陷检测领域具有一定的工程意义。
2024年03期 v.52;No.541 117-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 2260K] [下载次数：864 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 卫伟;赵弘;
利用瞬变电磁法进行管道移动检测的过程中，经常由于检测设备抖动造成检测信号的误差或检测失败。为此，设计了一款可搭载瞬变电磁检测设备的自动检测小车。基于检测小车和埋地管道检测的工作要求，进行可变线圈搭载平台和减震机构设计，并利用解析法对弹簧阻尼器的刚度系数和阻尼系数进行优化。基于ANSYS Workbench软件对上摆臂和车轮连接件进行拓扑优化。基于减震机构的关键零件下摆臂对整体性能的影响，利用CCD中心组合试验法，进行仿真试验设计取得数据，并利用响应面法得出最大应力和质量与下摆臂设计参数的映射关系。采用粒子群算法对映射关系进行优化设计，获得最大应力和质量最小时的下摆臂参数。优化结果表明：采用Adams对优化后的检测小车进行运动学仿真，小车平台质心在竖直方向上位移和速度的峰值分别降低约55.7%和26.5%,均值分别降低约67.9%和24.2%,波动的次数也明显减少，检测小车性能显著增强。所得结论可为检测小车设计提供理论参考，对管道缺陷检测领域具有一定的工程意义。
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目前尚未建立准确描绘斜坡三维非均匀圆弧滑动下探究管道力学行为的模型。为此，基于强度折减理论，利用2D平面应变有限元模型确定斜坡失稳滑动面，基于2D平面应变有限元模型的斜坡滑动轨迹，纳入非均匀三角函数型表征的滑坡位移函数，建立含有滑坡真实滑动面的3D有限元模型。基于中缅油气管道的工程案例及参数取值范围，充分分析8种无量纲因素对管道轴向拉伸应变行为的影响。研究结果表明：减小埋深、增大壁厚、根据径厚比设计管道穿越斜坡位置、合理把关回填土力学性能等措施，能极大地降低管道在轴向失效的可能性；通过控制管道壁厚能有效减小土壤内摩擦角和运行内压带来的影响。研究结论可为穿越斜坡段敷设的管道设计工作提供理论指导。
2024年03期 v.52;No.541 126-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 2497K] [下载次数：153 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李安;王东源;张振永;曹宇光;张旭;
目前尚未建立准确描绘斜坡三维非均匀圆弧滑动下探究管道力学行为的模型。为此，基于强度折减理论，利用2D平面应变有限元模型确定斜坡失稳滑动面，基于2D平面应变有限元模型的斜坡滑动轨迹，纳入非均匀三角函数型表征的滑坡位移函数，建立含有滑坡真实滑动面的3D有限元模型。基于中缅油气管道的工程案例及参数取值范围，充分分析8种无量纲因素对管道轴向拉伸应变行为的影响。研究结果表明：减小埋深、增大壁厚、根据径厚比设计管道穿越斜坡位置、合理把关回填土力学性能等措施，能极大地降低管道在轴向失效的可能性；通过控制管道壁厚能有效减小土壤内摩擦角和运行内压带来的影响。研究结论可为穿越斜坡段敷设的管道设计工作提供理论指导。
2024年03期 v.52;No.541 126-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 2497K] [下载次数：153 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
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<正>《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、新能源技术与装备和油气人工智能等栏目,欢迎作者就油气钻探与开发、新能源领域的新技术、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。正文内容: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.文章必须有新意,有独到的见地,有较强的创新性、实用性或导向性。引言中应简要说明文章写作的目的、意义及与他人研究成果的不同点、创新点。3.正文要突出作者自己的研究成果及论点,论述应精炼、准确、严谨,语言要流畅,不要大段引用他人研究成果中的内容。
2024年03期 v.52;No.541 135页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] <正>《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、新能源技术与装备和油气人工智能等栏目,欢迎作者就油气钻探与开发、新能源领域的新技术、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。正文内容: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.文章必须有新意,有独到的见地,有较强的创新性、实用性或导向性。引言中应简要说明文章写作的目的、意义及与他人研究成果的不同点、创新点。3.正文要突出作者自己的研究成果及论点,论述应精炼、准确、严谨,语言要流畅,不要大段引用他人研究成果中的内容。
2024年03期 v.52;No.541 135页 [查看摘要][在线阅读][下载 734K] [下载次数：10 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]