基于启发式算法的套管柱组合优化设计方法

针对深井、超深油气井中套管柱组合设计存在非线性、多目标和离散变量组合的问题，提出了一种基于启发式算法的套管柱组合优化设计方法。采用树状结构表示套管柱组合并将其参数化，给出了体现套管柱成本、质量和安全因素的设计需求向量，建立了以该向量为基础的可调多目标数学模型，并给出了利用启发式算法求解该模型的方法。通过与经典的套管柱设计案例进行比较分析，在最经济方案的情形下，利用所建立数学模型得出的解在适应值方面比原方法更好，如解3在成本和质量方面均有所降低，解2的成本降低4.057%，但质量增加0.274%。研究结果表明，基于启发式算法的套管柱组合优化设计方法得出的解具有合理性，且在一定程度上比原有解更优，可解决深井、超深井套管柱组合设计存在的问题。      

基于偏载作用下的齿轮齿条啮合仿真研究

在研究的齿轮齿条钻机设计方案中,由于其特殊的结构设计,钻机井架重心和传动系统重心不在同一竖直平面上,产生的附加弯矩将会影响齿轮齿条的啮合。鉴于此,根据钻机实际偏载工况,建立了齿轮齿条模型,并从齿轮强度校核理论、有限元仿真两方面分析了齿轮齿条的啮合情况。分析结果表明:相比于无附加弯矩,附加弯矩会导致齿轮和齿条的齿面应力分布不均;同时随着附加弯矩的增加,应力呈线性增加,并在齿条受拉方向集中程度增加,增大了齿轮齿条轮齿破坏的风险;当齿轮运动逐步靠近齿条顶端时,推断齿轮和齿条可能出现脱开;附加弯矩将严重影响钻机的安全运行和钻井安全,并对齿轮齿条起升系统、井架结构和材料强度提出了更高要求。所得结论对钻机的设计具有一定的指导意义。     

大模数重载齿轮齿条接触强度分析

齿轮齿条啮合系统是齿轮齿条钻机的关键设备,其齿轮齿条的强度关系到整个钻机平台的作业安全。为了校核齿轮齿条强度,根据钻机实际工况,建立大模数重载齿轮齿条啮合模型,采用有限元软件分析齿轮齿条的啮合受力情况,并进行数值模拟,研究其接触应力和应变情况。根据齿轮强度校核理论对齿轮齿条进行理论计算。有限元仿真与理论分析结果表明:有限元分析模型的简化、加载的位置和大小、接触方式、约束方式以及运算简化处理等会产生一定的误差。在误差允许范围内,有限元分析结果更接近实际工况,可作为大模数重载齿轮齿条啮合的强度计算依据。研究结果对钻机齿轮齿条机构设计具有一定的指导意义。     

井眼轨迹控制工具发展现状及趋势

由于复杂结构井的大量出现,要完成复杂井眼轨迹,尤其是真正实现井下闭环控制,必须研制更加灵活的全方位可调的井眼轨迹控制工具。为此,重点介绍了国外Baker Hughes、Schlumberger和Halliburton 3家具有代表性石油技术服务公司的3种工作方式的井眼轨迹控制工具的工作原理及特点,并简要地介绍了我国井眼轨迹控制工具的研究现状,最后就井眼轨迹控制工具的发展趋势及其存在的不足与技术难点提出了具体建议。     

载体磁选技术

介绍了一种细粒物料分选技术－载体磁选技术，该技术包括两步“选择性增强目的细粒物料的磁性及利用磁选脱除这些颗粒。叙述了增强颗粒磁性的方法及载体磁选的原理和应用。     

三维实体造型基本原理及其在石油机械设计中的应用──机械CAD技术的理论(方法)与实践(三)

讨论了线框建模、表面建模和实体建模等三种三维几何建模方法的特点及适用范围；阐述了实体建模可以采用不同的物体生成描述原理。对基本造型算法，如圆弧生成算法、平面轮廓扫描体素生成复法、布尔操作集算法，提出了算法思路。核心问题及过程，并开发了各种基本算法的子程序。     

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为确定海上开发完井过程中某井的13有8分之3英寸套管断裂失效原因,分别采用金相显微镜、SEM和EDS对失效套管进行金相组织分析、断口宏观与微观检测分析以及不同部位组织的微区成分分析和夹杂物分析等试验。最终在断口处发现大块Cr的氧化物夹杂,结合套管使用工况,判定N80套管断裂的主要原因是恶劣的服役环境条件下套管在薄弱环节（即含大尺寸氧化物系冶金夹杂处）发生弯曲断裂。     

井眼轨迹控制工具内偏心环啮合与运动轨迹模拟

偏心环是高造斜率井眼轨迹控制工具造斜的核心部分。精确控制内、外偏心环是高造斜率井眼轨迹控制工具轨迹控制精度高、井眼净化好等诸多优异性能的保证。为此,通过运用SolidWorks Motion动态模拟,对内、外偏心环的理想工作状态和实际工作状态分别进行仿真和对比分析,得到偏心环的实际运动轨迹和内偏心环啮合尺寸的内在联系,指出开孔直径与螺栓直径的差值应该大于整个偏心机构的偏心距才不会干涉,从而选择出高造斜率井眼轨迹控制工具最佳的内偏心环驱动啮合尺寸。该项研究结果对高造斜率井眼轨迹控制工具的优化设计具有重要意义。     

涡轮钻具复合钻进技术

涡轮钻具复合钻进技术是大幅度提高钻井速度、防斜打快的主要手段之一,随着涡轮钻具性能、型号的完善,加上高效PDC钻头的蓬勃发展,涡轮钻具复合钻井技术将得到大规模推广应用。在对涡轮钻具和螺杆钻具结构、性能和使用优缺点进行对比的基础上,提出了涡轮钻具复合钻进最佳工况的概念,给出了明确的转速范围;从涡轮钻具的特性和PDC钻头配合要求着手,详细论述了涡轮钻具复合钻进的机理;建立了涡轮钻具系统在钻井过程中的动态和纵向振动模型,为获得最佳的涡轮钻具复合钻进效果提供了理论依据。在国内高陡构造的典型地区进行防斜打快的应用实例表明,机械钻速明显提高,钻井周期大大缩短,钻井成本大幅度下降,经济效益显著。     

钕铁硼永磁磁选机的磁系设计

钕铁硼永磁体具有高磁能积、高矫顽力及高剩余磁感的优良性能，根据这些特征，提出了新型钕铁硼永磁磁选机磁系的各种优化设计方案，使钕铁硼永磁体在磁选领域得到更广泛的应用，为钕铁硼永磁磁选机设计工作提供有益的参考。