3FWZ-195型带浮动定子涡轮钻具涡轮节的研制(第一部分)

简述了国内外涡轮钻井技术的发展概况;详细介绍了新近研制成功的新型带浮动定子涡轮钻具涡轮节的研制经验,它主要包括:涡轮钻具性能参数的确定;涡轮钻具涡轮叶栅的设计;涡轮的台架性能试验及涡轮钻具的整机性能;涡轮节结构设计中的若干技术关键。     

175型无橡胶元件涡轮钻具的研制与试验

介绍了江汉石油学院井下工具研究室研制的175型无橡胶元件涡轮钻具的简况,重点叙述了这种涡轮钻具的结构特点、涡轮叶栅与叶型设计,以及涡轮节和支承节的结构设计,给出了技术性能指标。这种无橡胶元件的涡轮钻具,采用整体式4支点金属滚动球轴承、径向TC轴承、下轴悬挂式涡轮节和大扭矩叶型,具有中速、低压降等特点。现场试验表明,175型涡轮钻具的性能满足目前钻井工艺和钻井泵的要求,用它快速钻井可提高井身质量和机械钻速,缩短建井周期,减少套管磨损,降低钻井成本。     

3FWZ—195型带浮动定子的涡轮钻具

《石油机械》第18卷第10期,1990,第39～43页,图1,表3 简述了涡轮钻井技术国内外发展现状。介绍了国内新近研制成动的带浮动定子涡轮及独立支承节结构的涡轮钻具的结构特点、涡轮节涡轮叶栅的设计方法、浮动定子涡轮摩擦副的材料与结构研究,以及直井及定向井用支承节的情况,还阐述了此种涡轮钻具的矿场试验结果。     

现代涡轮钻具结构性能的改进

通过对苏联发展涡轮钻具的态势研究,结合本国的科研实践,认为高效能涡轮钻井用的支承节式多节涡轮钻具是比较成熟和最有发展前景的钻具。目前的涡轮钻具转速偏高,不适宜牙轮钻头工作的要求。为此而设计的低速涡轮不能只顾追求涡轮高效率,而应考虑牙轮每转的吃入量,增加涡轮扭矩与空转转速之比值。浮动定子涡轮提供了增大叶栅直径和减少级高的可能性,是一种更具备发展前途的结构。设计匹配PDC钻头用的高速大功率涡轮时,重点应考虑高效率。然而,高速涡轮的工作周期取决于支承寿命。使其寿命延长的根本办法是使涡轮轴向间隙不受止推轴承磨损的影响。     

国外新型导向涡轮钻具的研制与提高涡轮钻具寿命的方法

导向涡轮钻具是在涡轮节中采用低速升压特性的涡轮叶栅和推力平衡盘结构，采用金属轴承替代金属橡胶推力滑动轴承，比常规涡轮钻具短、机械钻速快、定向控制能力强。为提高涡轮钻具的寿命，文中还介绍了激光方法处理支承节轴承和采用等离子强化工艺提高金属止推盘的耐磨性。     

■73 mm小尺寸涡轮钻具叶型设计及优化

小尺寸涡轮钻具主要用于深部高温硬岩地层钻进,对我国油气、干热岩等深部能源矿藏的地质调查具有重要意义,在石油行业中小井眼钻井、老井加深及连续油管钻修井等方面具有较好的应用前景。目前,国内尚无■73 mm小尺寸涡轮钻具,为推进涡轮钻具系列化,对■73 mm小尺寸涡轮钻具的涡轮节中常规级定转子叶片及制动级定转子叶片进行设计优化,旨在研制长度短、转矩适中、转速适中、压降小、功率高及效率高的■73 mm小尺寸涡轮钻具,使■73 mm小尺寸涡轮钻具尽快在我国实现现场应用。设计出符合性能要求的3种常规定转子叶型方案和5种制动级叶型方案,通过理论分析及数值模拟,选出最优的常规定转子叶型及制动级叶型方案,并提出常规涡轮级与制动涡轮级复配的5种涡轮节结构方案,同时对涡轮节结构进行了性能分析及方案优选,优选的涡轮节方案在流量5.5 L/s,工作转速1 500～2 500 r/min时,输出转矩为109～140 N·m,平均压降为11.5 MPa,制动转矩为185.5 N·m,可满足小井眼钻井对■73 mm小尺寸涡轮钻具的输出性能要求。     

基于模块化的采油机械设计

以模块化设计理论为基础，按总体功能将游梁式抽油机分解成一些具有特定功能的模块。在给出设计分类层次后，提出用Ｃ＋＋语言实现面向对象的知识表达，并以游梁式抽油机的梁为例，给出模块设计过程中知识的表达和组织结构图，以及模块定义的数据结构和类定义的数据结构。最后给出游梁式抽油机模块化设计的部分结果。     

钻井机械模块化设计研究

以模块化设计理论为基础，论述了用该理论设计钻井机械的基本思路。按总体功能将钻井机械分解成一些具有特定功能的模块。提出了用面向对象的框架结构实现模块库知识表达的方法，针对面向对象的Ｃ＾＋＋语言介绍了模块化设计时的知识组织策略，以及建立模块库所要补充的几个类定义。给出了模块化设计钻井绞车的一个实例。     

新型涡轮钻具的组合设计

改善常规复式涡轮钻具性能取决于抓好先进的涡轮叶栅水力设计和采用独立滚动球轴承支承节环节。带同步减速器涡轮钻具可克服常规涡轮钻具和螺杆钻具的固有缺点，是提高我国深井钻井技术的关键装备。文中就减速器的形式对减速涡轮钻具进行分类讨论，最后还比较了４种井下动力钻具的优、缺点。     

涡轮钻具辅助轴向轴承的磨损对其摩擦特性的影响

在多节涡轮钻具中,除装于下部支承节的主轴向轴承外,还采用辅助轴向轴承。这些辅助轴承是多排滚珠轴承,装于A6和ТСШ4型涡轮钻具的涡轮节中,也装于TC2Ш型涡轮钻具的中间支承节中。     

总体参数及四连杆机构的尺寸规划——基于PRO/E的API抽油机模块化设计之一

针对我国抽油机市场的基本情况和中国加入WTO后抽油机的出口形势、特点及要求 ,以及我国抽油机出口定货数量少、品种多、交货时间短的特点 ,运用PRO/E计算机绘图软件 ,建立了抽油机零部件的三维模块化图库 ,开发出 6 3种API常规抽油机设计图样 ,可基本满足我国抽油机出口品种的需要。简述了API系列抽油机模块化设计的主要内容 ;参照APISpec 11E标准 ,规划出 6 3种API常规抽油机的基本参数、总体参数和四连杆机构尺寸 ,并对总体参数的规划过程做了较详细说明。     

轻型钻机模块化应用技术

在分析了国内钻机模块化技术应用方面同国外钻机的差距后 ,提出了适合中国国情的橇装模块化钻机的设计方案 ,即在符合SY/T5 6 0 9- 1999《石油钻机型式与基本参数》条件的基础上 ,使井架、底座、动力机橇的设计与橇装模块化技术相吻合。实际应用表明 ,南阳石油机械厂根据这种思路研制的ZJ30 / 170 0橇装模块化钻机具有良好的移运性及经济性。     

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目前,油气田开采多集中在地形复杂气候十分恶劣的地区（ 如极地、海洋、沙漠等） ,技术难度高,工程量巨大,施工周期要求最短,质量要求很严。但油气集输及处理工艺十分繁杂,且各工序之间相互关联,因此,基于系统论和控制论原理,提出了天然气集输场站工艺流程的模块化设计方法。该模块化设计是一种适应性强,应用更灵活的先进设计,可节省时间和人力,缩短设计周期。论述了天然气集输场站工艺流程模块化设计的参考准则和基本原理,同时还介绍了该模块化设计方法在四川石油管理局川南矿区排水找气工程的天然气集输站场工艺流程设计中的成功应用。     

基于临界流量的深水探井测试关键技术与实践——以琼东南盆地深水区为例

深水探井测试对于深海油气田的勘探发现和开发方案的制订起着至关重要的作用。为此,针对琼东南盆地陵水凹陷深水测试面临的海床温度低、管柱压力大,以及地层水或凝析水具有生成天然气水合物(以下简称水合物)堵塞测试管柱等技术难题,在分析总结南海北部珠江口盆地多口深水探井与国外合作测试作业成功经验的基础上,研究形成了该区测试期水合物形成区域预测及水合物防治方法;建立了基于临界测试流量设计测试工作制度;结合地质录井、MDT测井等资料.建立了可视化数值试井模型并对压力恢复时间进行合理设计;通过对深水测试管柱结构的优化,提出了深水测试一开一关的测试程序,从而达到多开多关测试程序的功能;通过对地面测试流程的模块化方案设计,增强了深水测试的安全性和高效性。实践结果表明:测试期间水合物和地层出砂得到了有效防治.测试管柱及模块化地面流程经受住了高产气流的考验,获得了完整的测试资料,节省了测试时间,达到了准确评价储层的目的,并基本形成了我国的深水油气井测试技术。     

6 MW新型浅水浮式风力机概念设计和运动响应分析

为使浮式风力机向浅海水域拓展,结合Spar与Semi平台的特点,提出适用于南海浅水水域的新概念浮式风力机平台。运用NREL_FAST软件建立浮式风力机系统气动-水动-锚链-弹性-伺服耦合的非线性动力学分析模型,采用叶素-动量理论计算气动载荷,采用势流理论和莫里森黏性阻尼修正方法计算水动力载荷,采用三维有限元法计算锚链系统载荷,在风、浪、流环境载荷作用下研究不同风浪夹角下新概念浮式风力机运动响应性能。结果表明：6 MW新概念浮式风力机在南海50 m水深水域中支撑6 MW风力机运动响应良好;浪向角改变对纵荡运动影响较大,对纵摇、艏摇和垂荡运动运动有一定影响。新概念浮式风力机在南海50 m设计海域运动性能良好。     

基于SVM-BN的天然气长输管道燃气轮机故障预警方法研究

燃气轮机是天然气长输管道的核心动力设备,由于其结构复杂、零部件众多、工作负荷大,在运行过程中常发生故障并触发自保护停机,影响了主管线输气的稳定性。为此,针对天然气干线管道燃气轮机及其附属设备的关键部件、关键故障,利用SCADA系统的在线数据,对故障数据进行分析,建立基于支持向量机的在线异常预测模型和基于贝叶斯网络的故障诊断模型;然后通过引入偏离度建立了上述两种模型相结合的故障预警模型,并在天然气干线管道燃气轮机机组上进行了验证。结果表明:(1)所建立的基于支持向量机的预测模型具有较强的泛化能力,能对压力状态做出较为准确的预测,但是随着预测时间的变长,预测精度也会不断降低;(2)通过关注故障诊断模型中各底事件的发生概率,能够为现场维护人员提供优先检查的依据,进而减少设备非计划外停机事故的发生;(3)在燃气轮机润滑油系统实际发生的故障场景进行的应用与验证结果表明,该模型可以准确地对系统故障提前预测并定位,方法可行、有效,有较高的应用价值。     

一种井下发电机的涡轮设计及其测试

根据涡轮机械一元流理论设计井下发电机涡轮的叶栅参数,叶片造型设计实现计算辅助设计,对所设计涡轮进行了三维建模和涡轮机械性能的CFD预测,其预测结果与试验基本一致,表明预测结果可作为设计决策的重要依据.在CFD流道建模中,流道模型包含了径向问隙,克服了跨叶片流道模型需要引进容积效率经验系数的局限性,提高了预测涡轮机械特性...     

新型钻机井架及底座设计模型

目前我国油田正在使用的中型、重型模块钻机的井架和底座结构都不适合快移式钻机 的要求,为此,在分析我国钻机井架、底座现状的基础上,提出了快速移动、快速安装的新型钻 机井架、底座的设计原则和标准,同时还对其设计模型和设计特点作了详细的论述。这种新型的 模型除充分考虑了拆装便捷、移运高效外,还应用液压油缸自动举升和控制技术,是一种具有全 新理念的快速移运、快速安装的钻机。     

井下随钻测量涡轮发电机的设计与工作特性分析

依据经典的二维涡轮设计理论,研究了井下随钻测量涡轮发电机涡轮设计过程中应遵循的原则及约束条件。根据发电机电枢的双反应原理,采用相量法建立了发电机研究模型和内阻数学模型,通过数值分析手段研究了发电机外特性和电压调整率与电枢反应电抗之间的关系。研究结果表明,发电机内阻具有的电流负反馈和功率因数角负反馈特性,在一定程度上改善了电压调整率,并确定出了获得最佳电压调整率时电枢反应电抗的变化区域。根据涡轮发电机实验测量数据,结合发电机电磁特性的理论分析以及涡轮设计理论,计算分析了涡轮的实际工作特性参数。     

石化系统大机组故障诊断专家系统的研究

介绍了石化系统大机组故障诊断专家系统的设计思想、总体结构和功能、主要特点和具体实现方法。阐述了利用知识和基于知识的推理过程模拟领域专家解决问题的方式对机组存在的各种故障进行诊断,以避免重大事故的发生。