套管井下压力光纤光栅测量方法研究

针对机械类压力传感器和电类压力传感器存在的各种缺陷而无法实现井下压力的实时永久性监测问题,提出了一种基于光纤光栅的压力测量方法。根据井下复杂的环境,在常见的聚合物、弹簧管和膜片式等压力转换弹性体结构的基础上,提出了一种适合井下压力测量的薄壁圆筒与等强度梁组合式压力转换结构,随后分析了光纤光栅压力检测原理,对光纤光栅压力传感检测特性进行了仿真分析并搭建试验平台进行了压力特性试验研究。试验分析结果表明:设计的光纤光栅压力传感器具有良好的静态特性。该压力传感器为解决井下压力实时永久性监测提供了一种新方法。     

单元组合潜油永磁电机流热耦合温升模型研究

潜油电机长期工作在高温、高压的井液中,无法实时监测其运行温度,可能导致电机过热烧毁。为此,建立了潜油永磁电机室内流热耦合温升模型,通过经验公式初算电机各部件的导热系数和散热系数,进行3D有限元温升计算,得到了室内模型各部件的温度分布情况。并基于0.5 k W样机室内温升试验数据对相关导热系数及散热系数进行修正。将优化后的数据导入到单元组合潜油电机井下流热耦合温升模型中。建立电机机壳外侧的原油对流换热边界条件和定、转子之间的润滑油对流换热边界条件,得到了准确的潜油电机井下流热耦合温升模型,为潜油电机热负荷的选取提供了可靠的理论依据。     

同轴弹性耦合的四激振电机双层直线振动筛研制

为适应"振动筛+离心机"的二级固控技术的需要,设计了一种基于弹性耦合的四激振电机双层直线振动筛。通过对该振动筛的结构应力分析、模态分析、刚体动力学和刚柔耦合动力学分析,保证了所设计的振动筛强度和动态特性参数符合要求。样机的动态特性测试表明,同轴弹性耦合的两激振电机很好地实现了0°相位差附近的同步,振动筛的振动参数均衡稳定,完全达到了设计目标。现场工业试验表明,该振动筛能够在钻井过程中全程满足二级固控需求。     

井下外磁转子式涡轮发电机设计与试验研究

为了满足自动垂直钻井系统涡轮发电机寿命及功率需求,采用理论计算方法和仿真分析方法确定井下外磁转子式涡轮发电机电气参数,建立仿真分析模型,进行电磁场、场路耦合以及温度场分析,对发电机电磁特性、损耗以及温度变化进行数值模拟。理论计算和数值模拟结果表明,发电机输出功率达到设计额定功率800 W,在额定转速下的最大功率输出时定子稳态温升23 ℃。利用现场试验对理论计算与仿真数据以及发电机寿命进行验证,试验结果为额定转速下最大输出功率1 000 W,稳态定子温升20.5 ℃,仿真与试验数据基本吻合,发电机运行320 h后仍能正常工作。研究表明,井下外磁转子式涡轮发电机功率输出性能达到设计目标,可以为井下各类仪器设备用电源提供技术保障。      

有机—无机复合保温结构的应用效果

为实际评价有机—无机复合保温结构的保温效果,在新疆克拉玛依油田的稠油热采注蒸汽管道上先后进行了地面和埋地管道的工程应用试验。试验证明,在同等厚度和相同介质、环境条件下,与水泥珍珠岩保温结构相比,对地面管道减少散热损失133.1W/m,对埋地管道减少散热损失63.9W/m。该有机—无机复合保温结构造价偏高,但总体效益是优越的。     

基于FBGF-P的全光纤井下声波传感器

研究了应用于油井井下流噪声探测的FBG F-P干涉仪。结合空气腔芯轴耦合的高灵敏度全光纤声波传感器,光纤FBG F-P干涉仪设计为弱反射的长腔长结构,以提高传感器声压相移灵敏度;对空气腔芯轴内外层骨架材料优化选取,结合质量控制改善其固有频率,提高传感器的频率响应特性。实验结果表明,传感器探测灵敏度约为-147dB,频率响应范围50Hz~20kHz。传感器为全光纤结构,进行耐压与防水封装后,能满足高温高压井测量工作环境的应用要求。     

稠油热采注汽锅炉经济运行调控技术研究

通过对胜利油田注汽锅炉的热平衡测算结果进行分析,得出注汽锅炉的主要热损失为排烟热损失和散热损失,影响热损失的主要因素为过剩空气系数、排烟温度和炉体保温技术.针对油田某注汽锅炉,设计了热效率优化方案并进行试验,采取了烟气余热回收、炉膛盘管清灰清垢、调节过剩空气系数、改进炉体保温性能等措施,达到了预期的节能效果.     

大型炼化装置电伴热设计总结

相比传统伴热方式,电伴热具有效率高、温控精确、节能、施工简单、费用低等优点。文中结合某大型炼油石化装置分析了电伴热在大型石化设计项目中的应用,介绍了电伴热系统的组成和基本原理。通过实际算例进行散热计算、电伴热带长度计算、伴热带选型、设计汇料,着重分析了自限温伴热带、恒功率伴热带在管道电伴热中的设计步骤;总结了电伴热设计流程以及设计中存在的安全系数过大、设计精度不高造成的投资过高等问题;最后展望了电伴热设计与三维管道设计进一步密切结合,以实现自动电伴热选型、自动汇料的更加高效、精确设计思路。期望能对同类项目的自限温、恒功率电伴热设计具有参考意义。     

随钻测量中井下大功率发电技术的研究与试验

随着随钻测量和井下导向控制技术的发展,随钻测量仪器和控制工具的功能越来越强,作为井下主流电源的电池已难于满足随钻测量仪器和控制工具对电力的需求。研究分析发现,用大功率发电机作井下电源是解决电力供给的较好方法。介绍了一种可匹配EM-MWD或其它随钻测量仪器和控制工具的井下大功率涡轮发电机。该发电机由发电机本体、涡轮驱动器和无接触传动机构3部分组成,在钻井液排量大于22 L/s、额定输出电流为5 A时,设计输出功率大于600 W。在全排量的试验中,当排量在28 L/s时输出功率达到了1 100 W。试验结果表明,该发电机达到了设计的要求。根据试验中采集的数据,分析了该发电机实际的工作特性。     

激光聚焦系统的设计分析

激光是单色性、干涉性和聚焦性非常好的光源 ,激光器射出的光束是按高斯分布的 ,高斯光束本身存在着作用能够互换的共扼平面的性质。文章应用高斯光束的瞳平面和像平面的共扼关系 ,分析激光聚焦系统的两种总体方案的设计。即当物方高斯光束束腰离透镜的距离l远大于透镜焦距f,f为极小值 ;或l接近于零 ,瑞利距离Z0 远大于透镜焦距时 ,能够获得较小的聚焦束腰。这些结论对于激光器的应用提供了理论上的指导     

光纤测井中井下视频信号采集系统热仿真研究

对基于光纤传输系统成像测井技术的井下视频信号采集系统热设计方案进行了分析与优化。首先利用红外热像仪对光纤测井电路系统进行红外扫描,确定电路系统主要热源并得到温度场分布,然后根据红外测试所确定的热源利用热仿真分析软件对光纤测井电路系统进行建模并解算,得到了一定温度下电路系统的热仿真温度场分布。通过对所得到的温度场分布进行分析,对电路系统的结构和低功耗设计进行了改进,提高了整个电路系统的耐温性能。     

准脆性高温设备衬里材料热固耦合应力研究及计算

采用弹性理论研究高温设备衬里结构传热规律和热-机械应力求解方法,提出基于最大线应变理论的衬里材料破坏判定准则.考虑准脆性衬里材料拉压不对称性和拉压许用应力不同,建立符合工程实际的衬里-金属复合结构线性随动有限元模型,在此基础上对衬里-金属复合结构数值模型进行热固耦合应力分析,得到在温度和内压载荷下衬里结构的拉、压应力分布及量化规律,并通过衬里材料破坏判定准则进行强度判定.研究衬里材料破坏的主要影响因素,得到内压、温度、衬里脱落程度和隔热能力失效程度对衬里-金属复合结构温度场分布及强度的影响规律:内压从0.25 MPa增大到0.45 MPa、温度从550℃升至950℃及导热系数从3.45 ×10-4 W/(mm·K)增大至2.76×10-3 W/(mm·K)过程中,金属应力增幅分别为63％,78％和300％;衬里脱落厚度达到60％以后,金属层应力呈迅速增加趋势.提出的基于材料力学强度准则的拉压非对称衬里材料强度研究方法合理实用,在相关衬里结构设计和强度校核中具有良好的适用性.     

DS45电涡流刹车的热负荷试验

DS45电涡流刹车已经通过了试验室的性能测定和热负荷试验。本文就热负荷试验的结果分析了电涡流刹车在三种不同负载情况下的发热特性和稳定温升;指出了散热性能可以通过提高冷却水排量的方法得到改善,并给出了散热计算方法;研究了在不同工作制下电涡流刹车所能吸收的最大制动功率。     

稀土β成核剂对高抗冲聚丙烯性能的影响

通过力学性能测定、示差扫描量热和广角X射线衍射等方法,考察了稀土β成核剂(W BG)对高抗冲聚丙烯(H IPP)力学性能和结晶行为的影响。实验结果表明,加入W BG可使H IPP的冲击强度、断裂伸长率和热变形温度大幅度提高。当W BG添加量(质量分数)为0.15%时,试样中β晶的相对含量达到90%以上。结晶动力学研究表明,加入W BG导致H IPP体系在非等温结晶条件下结晶速率减慢,但W BG具有明显的异相成核作用,当W BG添加量为0.10%时,可使初始结晶温度升高10℃以上。含W BG的H IPP体系经多次加热-冷却处理后β晶的相对含量未发生显著变化,说明W BG具有良好的加工稳定性。     

改进加热炉衬里结构减少漏风散热

加热炉炉墙外表面温度较高,需要选用合理的衬里结构和耐火材料进行绝热处理。常规设计的衬里在使用过程中会出现因材料导热性能与设计的差别、材料老化、施工质量及结构不合理等问题,投用后大多会出现加热炉墙外壁超温、炉体漏风冒烟现象,散热损失的增加直接影响了加热炉能耗。新型耐火隔热材料的问世对改进衬里结构起到了积极的作用,尤其是复合衬里结构具有降低加热炉体漏风、降低炉外壁温以及减少散热损失的显著优点。     

井中三分量光纤激光检波器的研制及性能测试

随着国内油气勘探目的层向深层快速延伸,对地震资料的信噪比、分辨率和成像精度要求更高,从而对检波器的灵敏度、带宽要求越来越高。采用窄线宽的分布反馈光纤激光器(DFB-FL)为振动敏感元件,设计了一种井中三分量光纤激光地震检波器,并采用相干探测方式实现微弱地震信号的检测。在实验室开展了频响灵敏度、噪声测试,并与高温动圈检波器2400进行对比试验,同时对井下光纤检波器的耐高温、耐高压性能进行了测试。经试验验证,所设计的井中三分量光纤激光检波器在1～400 Hz内具有良好的信号探测能力,灵敏度达到34 dB re pm/g,交叉灵敏度小于-25 dB,可耐155℃高温及50 MPa的高压。该检波器结构紧凑、灵敏度高、频带宽、一致性好,且耐高温高压,在井下勘探等恶劣工作环境具有良好的应用前景。     

激光聚集系统的设计分析

激光是单色性、干涉性和聚焦性非常好的光源，激光器射出的光束是按高斯分布的，高斯光束本身存在着作用能够互换的共扼平面的性质。文章应用高斯光束的瞳平面和像平面的共扼关系，分析激光聚焦系统的两种总体方案的设计。即当物方高斯光束束腰离透镜的距离l远大透镜焦距f,f为极小值；或l接近于零，瑞利距离Z0远大于透镜焦距时，能够获得较小的聚焦束腰。这些结论对于激光器的应用提供了理论上的指导。     

U型管式废热锅炉大开孔结构的应力分析设计

本文对某企业的U型管式废热锅炉中大开孔结构,利用ANSYS软件中APDL方式,建立了结构—热耦合分析的有限元模型,通过分析计算得到了相应模型的温度场分布和组合应力的分布规律,根据结构特点指定了应力评判路径并进行了应力分类,所得结果验证了设计方案的可行性。     

光缆与热输管道同沟敷设间距的研究

分析了温度变化对光缆的传输性能指标光纤损耗和光纤色散的影响,介绍了热输管道轴向温降计算公式和热输管道土壤温度场计算的数学模型.针对5条热输原油管道的实际工况,模拟计算管道出站端土壤温度为40℃时的位置和管道沿途油流的温度曲线,在此基础上探讨光缆与热输管道同沟敷设时保持适宜间距的问题.得出：在热输原油管道设计温度不超过70℃的情况下,同沟敷设的光缆与热输管道的净距可设计为0.8m,为设计和施工人员确定光缆和热输管道的间距提供了理论基础及参考.     

干涉型光纤地震检波器研发及效果分析

光纤传感器具有高灵敏度、大带宽、抗电磁干扰能力强等技术优势,光纤地震检波器采集系统是近年来地震勘探领域研发的热点。在研究干涉型光纤检波器基本构成、传感原理及干涉型光纤检波器采集系统构成的基础上,设计和开发了适用于陆地油气勘探的16道光纤检波器采集系统样机。通过现场地震数据采集,对光纤检波器、动圈式检波器和压电式检波器进行了对比测试,并对试验资料进行了处理分析,结果显示,光纤检波器具有更高的灵敏度、更大的带宽和更好的高频响应,有利于提高地震信号采集精度,改善地震勘探效果,为光纤检波器的推广应用提供了科学依据。