PDC切削齿受力的试验研究

为找出影响PDC切削齿受力的因素及一般规律,利用PDC切削齿对多种岩样进行切削试验,通过模拟实际钻井中不同的切削断面形状、重叠切削状态及磨损状态,研究了切削面积、接触弧长、岩石抗钻强度、切削齿磨损高度等因素对PDC切削齿受力的影响规律。结果表明,在切削面积相同的情况下,切削齿受力随接触弧长、岩石可钻性极值、切削齿磨损高度分别呈线性、幂函数和指数函数趋势增长。基于试验结果,并结合后倾角的变化规律,引入弧长系数、磨损高度系数,建立了PDC切削齿受力模型,这为PDC钻头设计及合理使用、复合材料合成工艺等提供了参考依据。     

锥形PDC齿犁切破岩受力试验研究

鉴于锥形PDC齿的相关理论与技术研究尚处于起步阶段,国内还未见相关研究报道的现状,设计了锥形PDC齿,通过单齿破岩试验分析了锥顶直径、切削角、吃入深度和岩石硬度等主要参数对锥形PDC齿受力的影响,同时将锥形PDC齿受力与常规PDC齿进行了对比。分析结果表明,在相同的吃入深度下,锥形PDC齿所受的轴向力和切向力均随锥顶直径的增大而增大,说明锥形齿越尖锐,吃入岩石的能力越强;在钻进花岗岩、大理岩和石灰岩时,切削角为15°时的轴向力最小,吃入岩石能力最强;在吃入深度相同的情况下,锥形PDC齿所受轴向力和切向力都小于常规PDC齿,锥形PDC齿的破岩方式为犁切破岩。研究成果对研制高效破碎硬地层的新型PDC钻头具有一定的指导意义。     

锥形PDC齿耐磨性能试验研究

犁削型PDC钻头采用异于常规PDC复合片的锥形PDC齿作为切削单元,具备钻进硬地层的能力。利用VTL机床对锥形齿进行了磨损试验,研究了不同切削角和不同齿形对锥形PDC齿耐磨性能的影响,优选出耐磨性能好的齿形及切削角,并与常规PDC齿的耐磨性能进行对比。研究结果表明,当锥顶角一定时,随着正切削角由5°增大到21°,锥形PDC齿的耐磨性能呈现由弱变强,再由强变弱的趋势,正切削角在12°~17°时锥形PDC齿的耐磨性能最好;当正切削角一定时,在锥顶角由68°增大到75°的过程中,锥形PDC齿的耐磨性能下降。为提高锥形PDC齿的耐磨性能,应设计适合锥形PDC齿的具有较大合成腔室的顶压机,同时对钻头水力参数进行优化。     

锥形PDC齿和常规PDC齿混合切削破岩试验研究

混合布齿PDC钻头在油田现场取得了较好的提速和进尺效果,但其设计过多依赖于设计者的经验,缺乏理论依据和室内试验数据支撑。为了优选锥形PDC齿与常规PDC齿混合布齿参数,进一步提高混合布齿PDC钻头在硬岩地层中的钻进性能,针对花岗岩地层设计并开展了锥形齿和常规齿混合切削试验,探究了同轨道切削顺序、切削齿高差和异轨道锥形齿间距、切削齿高差对破岩效果的影响规律。研究结果表明：对于同轨道混合切削,采用先锥形齿后常规齿的切削顺序可以使锥形齿和常规齿的破岩效率都达到最佳,获得最佳的整体破岩效果;对于异轨道混合切削,随着锥形齿间距的增加,切削力和破岩比能先减小后增大,而破岩体积先增大后减小;当锥形齿间距为18 mm时,切削力和破岩比能同时达到最小值,分别为4 252 N和108 MPa,最优锥形齿间距为18 mm。所得结论可为适用于硬岩地层钻进的混合布齿PDC钻头设计提供指导。     

离子渗氮对12Cr1MoV飞灰磨损性能影响的试验研究

研究了12Cr1MoV合金钢经离子渗氮热处理后在250℃-500℃的温度范围内受飞灰磨损的规律。试验结果表明:经过表面离子渗氮热处理后的12Cr1MoV合金钢在该试验温度范围内,随温度的升高,相对磨损量持续减少,过程中有一个G点工作温度,在此温度以上相对于热处理前磨损量减小。     

锥形PDC齿破碎砾岩特性试验研究

为了进一步提高PDC钻头的破岩效率和钻遇硬地层及复杂地层的适应性,研发了 PDC单齿破岩综合试验装置.采用该试验装置对锥形PDC齿破碎砾岩进行了试验研究,并将试验结果与常规PDC齿破碎砾岩、锥形PDC齿破碎花岗岩进行了对比.研究结果表明:当锥形PDC齿以20°前倾角破碎砾岩时,切削力差异系数明显小于前倾角为10°和30...     

PDC磨损齿切削载荷与生热规律研究

目前在不同倾角和不同磨损等级下,对真实磨损齿切削载荷和生热规律缺乏进一步的研究.为此,通过单齿切削试验验证了在不同磨损程度和不同前倾角下磨损齿的相关性能,得出磨损齿在切削过程中三向力和温度等的变化规律.研究结果表明:P DC齿磨损越严重,达到同样切削深度所需要的力越大,磨损齿的切削力随着前倾角的增加而增大,在破岩过程中...     

冶金烧结强化盘式钻头齿圈的试验研究

在分析盘式钻头齿圈失效机理的基础上,提出了齿圈表面堆焊耐磨合金强化和镶嵌硬质合金齿圈强化两种方法。通过试验研究和对比分析,确定了采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈强化盘式钻头。进一步的试验研究表明:采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈,其结合情况非常好;硬质合金齿圈的硬度、耐磨料磨损的能力和耐冲击磨料磨损的能力在烧结后都有进一步的提高,说明采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈是可行的。     

斧形PDC切削齿破岩机理及试验研究

斧形PDC切削齿比常规PDC齿具有更明显的破岩优势。为了分析斧形PDC齿的破岩机理,利用有限元仿真模拟与试验相结合的方法,通过斧形PDC齿与常规PDC齿破岩过程的对比与受力分析,揭示了斧形PDC齿破岩过程的力学机制。分析结果表明:斧形PDC切削齿破碎岩石时,斧刃会使其前方岩石内部形成一个剪应力集中区,岩石更易发生剪切破坏;切削齿斧刃吃入岩石后,屋脊形的斧形齿逐渐楔入岩石,从侧向上使岩石发生拉伸破坏,提高了其破岩效率;斧形齿破岩时所受轴向力和切向力小,更易吃入岩石,所受切向力及轴向力波动幅度更小,具有攻击性及稳定性强的优点,不易发生冲击损坏,在井下使用寿命更长。研究结果可以为新型PDC切削齿的研发和高效PDC钻头的设计及应用提供指导。     

分层采注一体化工艺研究与试验

针对渗吸采油开发方式下,因采、注井转换作业,导致占井周期长,开发成本增加问题,开展分层采注一体化工艺研究。通过将新型液力反馈泵和新型桥式同心分层注水管柱集成,形成一种分层注采一体化管柱。实施油井转注及水井转采过程中,只需要将柱塞整体提出或下入到泵工作筒。现场在官东6X1区块分别试验2口两段一体化管柱分注井,1口采油井,实施井最大井深3 645 m,最大井斜23.95°,下泵深度最大1 810 m,配水器最大下深3 207 m,试验成功率100%,分注合格率100%。试验结果表明,该工艺可以同时满足直径φ50.8 mm柱塞及目前常用φ42 mm测调仪顺利起下,实现不动管柱注采转换目的。该工艺的试验成功对于低渗透油藏由传统水驱开发向渗吸采油开发方式转变,实现低渗透油藏的经济有效开发具有重要意义。     

X80高强度管线钢的焊接工艺研究

介绍了俄罗斯某钢厂生产的X80高强度管线试验钢的化学成分及其力学性能,对该管线钢的焊接工艺(包括对其形成热、冷裂纹倾向)、组织硬度和焊接接头的冲击韧性等进行了研究。指出,采用X80高强度管线钢制作输气钢管是管道建设节约成本、提高效益的有效途径。研究完善的焊接工艺,包括选择合适的焊接接头近缝区冷却速度,是保证焊接接头性能和良好焊缝组织的关键。     

高钢级管线钢组织转变控制工艺的发展现状

长输管线目前正向大直径、高压输送方向发展,这就要求管线钢管在提高强度级别的同时应保持良好的韧性。介绍了国内外管线钢轧制生产过程中变形和冷却工艺对其组织结构的影响,探讨了管线钢组织转变控制工艺的发展方向。指出在新一代高强度管线钢X100/X120的强度级别下,要使钢材同时具备良好的塑性,除了发展高纯净的冶炼技术之外,必须对管线钢轧制过程中的组织结构转变进行严格精确地控制,这包括轧制变形工艺和温度控制工艺。     

X80级钢管热弯及热处理工艺参数的确定

评价了热弯及热处理热循环对X80级钢管力学性能的影响,研究了热弯过程中最佳加热温度和冷却速率及最佳热处理参数。首先,对来自不同炉批的2根钢管进行了工业化热弯及热处理试验。然后,对钢管试样进行实验室热处理试验。试样分别加热到900～1000℃,并以不同速率冷却,500℃下保温1h进行回火热处理。试验结果表明,加热到900～1000℃热弯,水淬并回火（500℃,1h）可获得较高的屈服强度。然而,实验室条件下试验所达到的冷却速率在工业化生产中较难实现。对于回火热处理试验,当回火热处理温度为600～650℃时,可获得最佳的屈服强度。基于实验室试验结果,采用600～650℃的回火温度是感应加热弯曲工艺生产X80级弯管的最佳选择。     

基于黏着理论的牵引器驱动轮力学分析及优化

轮式牵引器的牵引力由驱动轮与套管的接触摩擦力决定.目前对驱动轮与套管的接触摩擦研究分析多采用考虑犁沟效应下的单齿模型,未考虑接触部位滑动时的剪切作用.为此,提出了驱动轮六面体梯形齿结构,引入黏着理论,同时考虑黏着效应和犁沟效应,建立了驱动轮与套管之间的力学模型,推导出相应效应下的摩擦因数公式,采用数值模拟的方法对驱动轮...     

间歇反应控制系统的设计与实现

间歇反应由于主副反应竞争、放热剧烈、压力随温度急剧变化等特性，其控制始终是一个棘手的问题。选用过程与控制实验系统（MPCE）中的间歇反应作为对象，西门子过程控制系统（PCS7BOX）作控制器，通过PCS7软件进行硬件和软件组态，设计并实现了间歇反应自动控制系统。该系统包括自动开车、正常生产控制、安全监控等3大部分。反应温度采用专家控制方法，进行温度分段控制。结果表明系统能够可靠有效地运行，很好地满足了工艺要求。     

钙离子浓度对活性污泥处理系统脱氮效果的影响

考察了钙离子浓度对活性污泥系统脱氮效果的影响。在单级序批式反应器(SBR)中,对于化学需氧量(COD)为680 mg/L、氨氮(NH⁺₄-N)质量浓度为20 mg/L的自配废水,逐步增加钙离子浓度,测定了在不同钙离子浓度下的总氮(TN)去除率、NH⁺₄-N去除率、亚硝酸氮(NO^-₂-N)和硝酸氮(NO^-₃-N)累积量及污泥体积指数(SVI),并采用最大或然数(MPN)法测得亚硝酸菌、硝酸菌和反硝化菌数量的变化规律。结果表明,在钙离子质量浓度为480~1000 mg/L时,SVI为25 mL/g,污泥颗粒密实度较大,系统中硝酸菌与反硝化菌的数量均维持在10⁴~10⁵数量级,TN和NH⁺₄-N去除率均在90%以上,NO^-₃-N累积量小于0.25 mg/L,实现了同步硝化反硝化(SND)作用,这是实现较高脱氮效果的主要原因。     

高纯乙腈精制工艺技术开发与应用

介绍了一种新的丙烯氨氧化法生产丙烯腈过程副产乙腈的连续精制工艺技术。新技术采用脱氰、化学处理、减压共沸精馏和加压共沸精馏等方法 ,解决了原乙腈精制装置中存在的产品纯度低和产品收率低等问题。工业应用表明 ,采用新技术乙腈产品纯度达到 99 9%以上 ,回收率达到 90 %以上 ,装置的经济效益得到大幅度提高。     

小直径高频焊管机组生产套管和油管工艺方案讨论

我国焊接套管和油管的产量较低,有发展空间。小直径高频焊管机组生产套管和油管主要有两种工艺,一种是定径工艺,另一种是张力减径工艺。分析了国内外焊接套管和油管生产概况;国外在高频焊管机组中张力减径机的配置;我国油井管钢级使用情况,以及两种工艺生产焊接套管和油管的质量、成本、投资、能源消耗、产量等情况。建议大多数焊管厂家,采用定径工艺生产焊接套管和油管更加合理。     

X70管线钢焊接工艺研究

针对国内新研制的X70钢管,结合国内实际焊接施工条件,制定了三套适于自动焊、半自动焊的焊接施工工艺。     

丁辛醇装置工艺技术改造

介绍了低压羰基合成法生产丁辛醇的工艺技术改造特点，阐述了齐鲁二化肥厂丁辛醇装置进行技术改造的必要性和可行性