基于MSP430的微芯片示踪器电路系统

针对钻井工程需求,设计了一种基于MSP430G2553的微芯片示踪器电路系统,可以用于温度和压力的随钻测量。采用MSP430G2553作为总控制器,并利用控制器片上A/D转换器、Flash存储器和振荡器,实现数据采集、处理和存储;压阻式压力传感器EPB直径仅为3.2 mm,温度传感器LM75集成了传感器和模数转换器,温度数据读取方便。系统设计紧凑、性能稳定、体积小和功耗低,并具有较高的耐温性能。     

近钻头伽马高精度实时成像技术研究与应用

常规随钻测量工具的测点离钻头较远,无法及时准确判断钻头处的地层岩性和倾角,储层钻遇率较低,也不满足储层精确描述的要求。为此,研究了高转速条件下地层伽马射线动态扫描成像技术,以及时判断滑动和复合钻进状态下的地层岩性;研究了地层倾角的计算方法,实现了钻头处地层倾角的准确计算。研究认为,近钻头伽马高精度实时成像技术可以实时测量近钻头伽马、动态井斜角、温度及转速等参数,并进行成像,为实现钻头在储层内的精确控制提供数据。现场应用显示,该技术可以满足地质导向钻井对测量数据的需求,通过对所钻储层的精确描述及时调整钻井轨迹,从而提高优质储层钻遇率。研究结果表明,基于国产化近钻头伽马成像工具的地质导向钻井技术在薄油层、倾角变化快地层等具有较好的推广应用价值。      

井筒压力自动监测工具设计及测试

控压钻井主要以井筒压力值为基础对钻井进行指导.井筒压力自动监测是控压钻井的关键技术,对钻井安全也具有重要作用.在深井复杂井、等施工过程中,井筒压力的随钻自动监测能够精确、实时掌握井筒压力变化情况,提高钻井效率,降低钻井成本,预防井下复杂情况与事故的发生.开展井筒压力自动监测系统研究,完成井筒压力自动监测工具的设计,对其进行室内和试验井测试.测试结果表明,研发的井筒压力自动监测系统能够准确监测井筒压力,系统运行稳定,测量精度高,可以满足工程需要.     

随钻数据微存储器井下释放传输系统关键技术研究

泥浆脉冲、电磁波等随钻数据传输方式难以实现井底大数据量的上传,不能充分满足随钻测井和地质导向对随钻测量数据的需求。介绍了一种通过井下释放大容量存储器的方式,实现井下大数据量上传的系统。在入井前将一定数量微型存储器安置在释放短节腔体内,根据井下随钻测量情况把测量数据注入微型存储器,定时或不定时地向环空释放,通过泥浆循环把存储器带回地面。为了拓展存储器的数据容量,设计了无线充电大容量存储器,该存储器内置了微处理器,可以直接从释放短节的读写器发射的无线信号获取电能,并给微处理器供电。地面系统可以按照协议读写存储器,实现了大量随钻测量数据的传输。     

旋转导向钻井工具执行机构推靠力规律分析

通过对旋转导向钻井工具执行机构柱塞个数大于2时其导向力、扩径力的分析研究,提出了“柱塞角”、“富裕角”和“间歇角”的概念,得出了工具的“柱塞”个数、工作中最多同时起作用的“柱塞”个数和导向力、扩径力之间的一般规律,指出最多的有效作用“柱塞”个数最好为大于“柱塞”总数的一半的最小整数,进一步为旋转导向钻井工具导向力优化设计及执行机械结构优化提供了理论依据。     

基于微芯片技术的全井筒压力温度采集器

针对全井筒工程参数测量的需要,设计基于微芯片示踪技术的全井筒压力温度采集器。示踪器由传感器、电子线路和封装外壳组成,系统功耗低(小于30mW),体积小(Φ16mm),重量轻(4g),测量压力达到60 MPa,测量温度达到100℃。在井筒压力温度采集过程中,示踪器被投入井筒内,浮在钻井液里并随钻井液运动,最后从井筒底部返回地面,在这一循环过程中,示踪器连续采集井筒中流体的压力和温度。作为一种可扩展的随钻测量平台,示踪器可以为钻井工程、井漏识别、压裂作业、井下高速数据传输等领域提供服务。     

薄壁叶片精密加工装夹方案设计与优化

针对航空发动机薄壁叶片刚性弱、加工工艺性差、加工过程中易发生弹性变形等问题,提出了无预载荷、有轴向拉压载荷的装夹方案,分析了3种装夹方案中的弯曲和扭转变形,建立了叶片的弯扭组合变形数学模型。通过对叶片弯扭组合变形数学模型的分析,得出了3种装夹方案下叶片几何尺寸与叶片加工变形位置的关系,以及拉压载荷对叶片加工变形的影响规律。     

旋转导向钻井工具导向力优化设计

以旋转导向钻井工具的导向工况为背景，从旋转导向钻井工具执行机构侧向力的规律分析入手，推导了侧向力和工具导向力的解析式，总结出了执行机构侧向力及其覆盖面角的变化规律、工具导向力及其覆盖面角的变化规律、工具导向力在导向方向及其垂直方向上两个分量的变化规律。从保持导向力平稳等目标出发，以上盘阀高压孔圆心角为基本变量，给出了最优的导向力及其产生的务件，为工具结构参数的设计提供了依据。     

旋转导向钻井工具控制轴刚度分析

基于旋转导向钻井工具中稳定平台控制轴的结构特点，建立了控制轴的力学模型和有限元模型，利用有限元软件对控制轴的横向和纵向刚度进行了分析．结果表明：在理论上该控制轴振动加速度应小于12．32才能保证控制轴的正常工作，否则，必须进一步提高整个控制轴的抗弯刚度；最大位移点发生在下涡轮上端。通过分析，得出了旋转导向钻井工具的使用约束条件，并且为旋转导向钻井工具的结构改进提供了理论依据。     

Optimization of material removal strategy in milling of thin-walled parts

The optimal material removal strategy can improve a geometric accuracy and surface quality of thin-walled parts such as turbine blades and blisks in high-speed ball end milling.The dominant conception in the material removal represents the persistence of the workpiece cutting stiffness in operation to advance the machining accuracy and machining efficiency.On the basis of theoretical models of cutting stiffness and deformation,finite element method (FEM) is applied to calculate the virtual displacements of the thin-walled part under given virtual loads at the nodes of the discrete surface.With the reference of deformation distribution of the thin-walled part,the milling material removal strategy is optimized to make the best of bracing ability of still uncut material.This material removal method is summarized as the lower stiffness region removed firstly and the higher stiffness region removed next.Analytical and experimental results show the availability,which has been verified by the blade machining test in this work,for thin-walled parts to reduce cutting deformation and meliorate machining quality.