钻井机器人的连续油管钻压和钻速控制模型

连续油管钻井机器人利用机身内外的钻井液压力差作为动力源，可在牵引连续油管的同时加载钻压。以钻井机器人为基础，建立连续油管钻柱动力学模型，并推导出通过钻井液排量控制钻压和钻速的单参数控制数学模型；对钻井机器人引入调速回路，建立具有调速功能的钻柱动力学模型；在溢流阀调定压力大于机身内外压差时，推导出利用钻井液排量和节流阀流通面积两种参数控制钻压、钻速的数学模型，在溢流阀调定压力小于机身内外压差时，推导出利用钻井液排量、节流阀流通面积和溢流阀调定压力3种参数控制钻压、钻速的数学模型；以11.43 cm（4.5英寸）井眼为例，对上述3种数学模型进行了分析。分析结果表明：钻压、钻速随钻井液排量的增加基本呈线性增加，在钻井液排量大于0.005 m³/s时，钻井机器人能够向前爬行，在钻井液排量大于0.005 7 m³/s时，钻头能够正常钻进；调节节流阀流通面积和溢流阀调定压力，可以在一定范围内无级调钻压和钻速；3种控制方法相结合，可以实现小排量、大钻压，及大排量、小钻压等钻井参数的控制。以控制模型为基础，针对不同井下工况建立钻进工艺的专家数据库，以钻井机器人为"大脑"，结合井下随钻测量数据就能够实现闭环控制，自动钻进。     

X90管线钢的组织和性能特征

借助金相电镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)系统研究了第三代X90多相组织管线钢的显微组织和性能,并对试制的X90管线钢板/管各项性能进行了统计分析。结果表明:复合添加Nb、Mo、Ti微量合金元素,配合轧制和多相组织调控工艺可以生产出细化的"软硬相"匹配良好的铁素体、贝氏体、M-A岛等多相多尺度混合组织,组织中"软硬相"比例约为3∶2;所开发的多相组织X90管线钢晶粒度达到12级,大角度晶界达到80%,屈强比在0.85以下,均匀伸长率在7.5%以上;经过试制管后,钢板/钢管性能变化稳定,成形性能优异,焊接性能良好,实现了第三代X90管线钢的工程应用。     

煤层气欠平衡钻井无线多参数监测系统设计

针对煤层气欠平衡钻井作业的现场特点,设计了一套基于无线通信的多参数监测系统。该系统通过钻井现场设置的5个数据采集从站实时采集反映施工概况的11项重要工艺参数,采用射频通信技术完成采集从站与基站之间的数据传输。为了消除现场多重干扰因素的影响,通过硬件和软件2方面抗干扰技术设计,确保了系统的稳定运行。样机现场试验表明,该系统数据采集准确,在无干扰的情况下,系统可靠通信距离能达到150 m,在150～170 m距离通信出现时断时续的情况,大于170 m通信中断;在钻井现场无线通信正常,最远井场内实测通信距离达到70m,能够满足煤层气欠平衡钻井作业现场需要。     

一种井控节流阀防刺短节的特性分析

节流阀是钻井井控管汇中的关键设备,现场应用中常因阀座、阀心的冲蚀磨损而失效,给井控带来了很大的安全隐患。防刺短节就是针对此问题而设计的。采用三维流场分析的方法,对带和不带防刺短节的楔形节流阀的流量特性进行对比分析。分析结果表明,防刺短节可以减小壁面上的流体速度进而减小壁面的冲蚀;防刺短节的节流效果不明显,其对节流阀的压力控制没有明显变化;加防刺短节后,流线复杂,流场漩涡增多,可能会产生振动和噪声。最后提出用普通碳钢材料来制造短节合金头以降低成本。     

轧制工艺对中碳锰钢的组织影响

采用热模拟单道次压缩试验研究了形变温度、形变量及冷却速率对中碳锰钢的组织影响.结果表明:在高于A<,3>点(779℃)的形变过程中,珠光体体积分数随形变温度的降低先增后减,且在860℃附近出现极大值.试样在860℃形变后,随形变量的增加,珠光体体积分数逐渐减小;而随冷却速率的提高(≤20℃/s),奥氏体会发生伪珠光体转变,珠光体体积分数呈递增的趋势,同时铁索体晶粒得到细化且主要沿晶界分布,因此通过合理控制形变参数及冷速可获得较理想的铁素体+珠光体组织,提高材料的性能.     

热处理工艺对低碳Si-Mn系TRIP钢组织和性能的影响

采用定量彩色金相、X射线衍射和拉伸试验等方法,研究了热处理工艺及不同的冷轧压下率对低碳Si-Mn系TRIP钢组织和力学性能的影响.结果表明,对于不同的退火温度,再结晶铁素体和二次铁素体的含量不同.当冷轧压下率为55%时,经820℃×110 s+410℃×440 s热模拟工艺后,实验钢中铁素体量约为60%,贝氏体和马氏体量约为34%,残余奥氏体含量约为6%,残余奥氏体的碳含量为1.3%,可以获得好的相变诱发塑性及好的强韧性配合.     

G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀及常温电化学行为

目前,对G105钢钻杆在不同Cl-浓度下的腐蚀研究较少,通过高温高压釜模拟石油井动态高温高压环境,研究了G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀行为,采用极化曲线研究了其常温电化学腐蚀行为。采用体式显微镜和扫描电镜(SEM)观察腐蚀产物膜形貌;采用X射线能谱分析仪(EDS)分析了腐蚀产物膜成分。结果表明:G105钢钻杆在含Cl-介质中发生孔蚀,严重时会出现明显的蚀坑;随着Cl-浓度的增加,钻杆的腐蚀速率和程度增加。     

晶粒尺寸对Corten-B型耐候钢耐大气腐蚀性能的影响

采用相同轧制工艺及不同热处理方法制备了化学成分相同而晶粒尺寸不同的3种Corten-B耐候钢试样。运用金相、周浸、锈层横截面SEM微观分析、交流阻抗测试等手段对晶粒尺寸与Corten-B型耐候钢耐工业环境下大气腐蚀性能之间的规律进行了研究。结果表明:Corten-B耐候钢晶粒尺寸从30μm减小到4μm,周浸加速腐蚀试验后锈层中裂纹和空洞的数量相应减少,腐蚀速率减小,锈层电阻Rr和反应电阻Rt增大,耐大气腐蚀性能得到提高。     

高铝TRIP钢的微观组织与残余奥氏体稳定性研究

主要研究了高Al TRIP钢的显微组织与残余奥氏体的稳定性。通过光学显微镜、SEM、TEM观察了其微观组织。通过TEM观察了钢中马氏体与贝氏体的形貌。通过电子衍射斑分析,得出了残余奥氏体与马氏体的位向关系为K-S位向关系,奥氏体母相与贝氏体的位向关系为N-W位向关系。为研究残余奥氏体机械稳定性,对试验用钢进行了不同应变量的单向拉伸,用X射线测量了残余奥氏体体积分数。结果表明,真应变小于0.11时残余奥氏体体积分数随应变量增加而减少。真应变量大于0.11后,残余奥氏体体积分数随应变量增加变化不大。为了研究残余奥氏体热稳定性,将试验用钢冷却至不同的温度。发现高Al TRIP钢残余奥氏体热稳定性很高,深冷至-196℃条件下不发生马氏体转变。