深水水平连接器液压同步控制仿真分析

为了保证深水水平连接器能够完成海底管道的连接任务,需采用4个动作同步的液压缸来驱动连接器执行对接动作。为了确保4个液压缸在进给和收缩时始终保持活塞杆的位移同步,设计了分流集流阀同步回路来控制4个液压缸的动作,并利用AMESim软件对同步回路模型进行仿真,得到了4个液压缸的位移同步曲线和流量同步曲线。仿真结果表明:采用分流集流阀进行流量控制,可以有效提高4个液压缸在有偏载情况下的同步精度。     

基于AMESim的深水连接器驱动环液压缸同步仿真

深水垂直套筒式连接器工作过程中最重要的环节是卡爪合拢锁紧密封件,而为了给密封件提供均匀分布的预紧力,3驱动环液压缸的同步运动尤显重要。为此,应用AMESim软件建立了3驱动环液压系统仿真模型,对深水垂直套筒式连接器驱动环3个液压缸进行同步仿真分析。分析结果表明,不同负载对系统同步有很明显的影响,且随着偏载差值的增大,系统同步误差增大,压力损失增大;分流集流阀对液压缸同步有明显的改善作用,消除了系统活塞杆的不稳定运动,控制了系统的流量及活塞杆的运动同步性,改善了系统的动态性能,有利于深水垂直套筒式连接器功能的实现。     

动力猫道推送机构同步技术研究

钻柱自动化处理系统是提高钻机自动化水平和钻井作业效率的重要装备.以钻柱自动化处理系统中动力猫道在现场试验过程中出现的推送机构不同步问题进行研究,分析了推送机构的液压系统及不同步的原因,并建立了4种工况的仿真模型.得出了液压管路布置和载荷偏载是影响2只液压缸不同步的主要因素.以同步效果较差的工况进行分析,运用批处理分析,...     

液压起升钻机同步系统的设计

液压起升同步系统是为ZJ40DBST新型4000m液压起升式快速移运钻机配套设计的.钻机底座使用4只液压缸垂直起升,钻机井架使用2只液压缸旋转起升.选用同步马达、PLC、位移传感器等,组合设计成同步控制系统,保证了在起放工况下液压油缸的同步性和钻机安全可靠性,缩短了钻机搬迁和安装时间.     

空气螺杆钻具限速阀设计及流场数值模拟

针对空气螺杆钻具在应用过程中存在的"飞车"问题,通过流场模拟探讨了采用空气限速阀分流和解决"飞车"问题的可行性。流场模拟结果表明,带有空气限速阀的容腔内气体流速比无空气限速阀的容腔内气体流速降低了约22%;无空气限速阀的空气螺杆钻具内部压降约为247.0 Pa,带有空气限速阀的空气螺杆钻具压降约为345.2 Pa,其压降增加约28.5%。同时指出,使用空气限速阀可以实现流体分流,增加压降,防止气体膨胀,还可以延长空气螺杆钻具使用寿命,降低钻井成本。     

水动力修井技术在斜井和水平井施工中的应用

针对常规工程事故处理工艺在斜井、水平井应用时存在的问题,提出水动力修井技术。该技术在井下液压增力解卡装置、井下液压倒扣装置和井下动力钻具3方面发展比较成熟。井下液压增力解卡装置由套管锚定部分、增力部分和打压球座组成;井下液压倒扣装置由锚定部分和液压马达组成,螺杆钻具主要由上接头、旁通阀、定子、过水接头等部分组成。应用表明,水动力修井技术所使用的工具简单,操作、维修方便,施工成功率高达90.2%。     

尾管固井前称重钻具带回压阀装置

钻井进入气层后,每趟入井钻具必须带回压阀,而尾管固井前的钻具称重时需通胶塞,要同时满足2项技术要求。为此,尾管固体前称重钻具带回压阀装置开发研制成功,解决了这一技术难题,并在现场施工作业中首次使用成功,获得了有关专家的认可和好评,为固井安全作业提供了重要的技术支撑尾管固井前称重钻具带回压阀装置@吴月先     

液压自动防斜钻具设计

目前国内所使用的各种防斜钻具主要是靠钻具本身的重力来产生降斜力,在井斜角很小时,降斜力一般很小,在某些区块钻井时不能满足防斜要求。为此,根据不倒翁原理,设计了一种液压自动防斜钻具。这种液压自动防斜钻具主要由钻铤体、偏心套筒、钢球、阀腔、阀杆、活塞杆等组成。该钻具能够自动利用液压力来产生很大的降斜力,从而能够防止井眼的偏斜。该钻具原理可行,结构简单,若能在现场得到应用,可节省钻井时间,从而节省钻井投资,其应用前景十分广阔。     

等壁厚螺杆钻具旁通阀水力循环试验与CFD分析

针对钻井过程中循环钻井液流量控制不准确,造成螺杆钻具旁通阀总成无法开启闭合,阀心密封件失效刺漏等问题,通过244 mm等壁厚螺杆钻具旁通阀理论计算和循环试验,验证旁通阀工作可靠性。测得244 mm等壁厚螺杆钻具旁通阀关闭流量和开启流量;测得不同流量下旁通阀压降,确定阀心实际流量系数。分析结果表明,244 mm等壁厚螺杆钻具旁通阀在不同流量下产生的压差与循环试验获得压差十分接近,并且旁通阀在一定流量下均能实现阀心顺利打开和关闭。当流量由大变小时,阀心打开流量为20.20~14.60 L/s,当流量由小变大时,阀心关闭流量为22.51~26.38 L/s,旁通阀实际流量系数为1.138~1.395。研究结果对于起下钻时旁通阀循环流量控制具有指导作用。     

全通径钻具内防喷器研制与应用

全通径钻具内防喷器主要解决了其它钻具内防喷器不能实现全通径的弊病,它通过特殊的阀板结构设计,在钻具内流体压力作用下实现自动关闭,正压状况下水眼是完全打开的.研制的全通径钻具内防喷器能替代目前国内外常用的钻具内防喷工具,功能齐全,使用简便.全通径钻具内防喷器的最后通径为71.4mm,外径小于70mm的测斜仪器或其它入井仪器可以自由通过,可利于处理井下复杂和其它钻井辅助仪器的通过钻具水眼的下入,极大地节约了钻井成本.关闭压差可在适当范围内调节,性能可靠,抗腐蚀性强,提高了井控安全,形成了自主的知识产权,具有极大的现场推广价值.已获得发明和实用新型两项专利,形成了独有的技术.     

深水套筒式连接器液压系统设计与仿真分析

深水套筒式连接器的安装过程主要包括连接器的粗对中和精对中、公母毂座的对接及驱动卡爪锁紧。采用开环控制方式设计了深水套筒式连接器液压系统、速度调节回路、锁紧回路以及同步回路,并利用液压仿真软件AMESim对系统进行仿真,以验证系统的合理性。仿真结果表明,深水套筒式连接器液压系统满足深水连接器的安装要求,能实现连接器的准确安装;速度调节回路能有效调节液压缸的速度,锁紧回路能实现每组液压缸在紧急停止状况下的位置锁紧,同步回路能使液压缸基本实现位置同步。     

水压机升降托辊双缸同步液压回路缺陷分析与改进

为了解决水压机两组升降托辊装置升降动作不同步,导致钢管在升举过程中出现倾斜甚至掉落等不安全问题,对水压机升降托辊液压回路进行了分析,找到了同步性差的原因。设计了提升水压机升降托辊同步性的方案,计算了液压系统的相关参数,并按计算结果对关键液压元件进行了选型和安装。改进后的两组升降托辊装置基本实现了同步,位置差由原来的500 mm减少至45 mm,杜绝了钢管掉落问题的发生,提升了设备使用的安全性。     

大扭矩螺杆钻具试验台的研制及应用

针对螺杆钻具性能试验的需要,研制了20kN.m螺杆钻具试验台。该试验台由台架主机、加载系统、循环系统和测试系统4大部分组成。加载系统由2台10kN.m的磁粉制动器串联构成,可对φ95～260mm规格的螺杆钻具进行全工况性能试验。试验台采用计算机系统自动实现扭矩加载,调节循环流量,采集扭矩、转速、压差、流量、温度等数据,输出螺杆钻具的性能参数表格和特性曲线。实际应用表明,20kN.m螺杆钻具试验台设计合理,测试数据全面、准确,测试过程自动化程度高,完全能满足生产厂家及油田现场对螺杆钻具性能检测的需要。     

弯螺杆钻具力学特性分析与设计

设计或选择弯螺杆钻具组合时，既要确定弯螺杆钻具的总体方案结构参数，还要预测该钻具组合的造科能力。利用结构弯角的等效角和等效横向载荷，推导了用以分析具有结构弯角的螺杆钻具组合力学特性的三弯矩方程组，并应用它确定钻具组合的平衡曲率。根据实钻结果研究了弯螺杆钻具组合造斜能力与平衡曲率间的关系，得出了平衡曲率系数的数学表达式，并将其应用于φ39．7mm套管侧钻水平井的φ89mm弯螺杆钻具总体方案设计。计算表明，这种φ89弯螺杆钻具应设计成传动轴本体上带有稳定器的单弯钻具。     

钻具自动组配系统提高了作业安全性

威德福石油公司的IronDerrickmanPlus钻具组配系统可以在海上自升式平台或平台钻机上实现钻具的自动组配。这套还没有申请专利的管排架装置可以提起10433kg的钻具,在起下钻和接单根时不需要钻工站在二层台或钻台上操作。装置安装到现有的海上平台或平台钻机上,可以垂直提起2～3根钻杆,钻杆的直径最大为254mm,并将这些钻杆排入位于井中心边上的指梁。该设计包括改进的机械工程、液压闭环均衡线路控制、电子遥控移动控制、无线电和直接电缆连接的操作台,使操作者对所有的移动有个直观的感觉。该系统应用的领域包括海上自升式平台和平台钻机以及任何紧凑型塔架钻机。     

钻具螺纹应力检测及评价软件开发与应用

钻具在服役过程中长期受到复杂载荷作用,其接头螺纹根部易产生疲劳裂纹。金属磁记忆检测技术可有效判断接头螺纹的应力集中区域,为钻具损坏做早期诊断。为此,在研制钻具螺纹应力检测系统的基础上,开发了应力检测评价软件。该软件包括数据采集模块、数据处理模块、智能分析模块和结果输出模块等4大功能模块。对这4大模块做了详细介绍,并给出了检测评价软件流程图。现场应用情况表明,该软件能实现钻具接头螺纹区域应力集中或缺陷的有效检测。     

超深井钻具接头极限工作扭矩图版及其应用

在深井、超深井中,钻具接头由于要承受较大的轴向拉力作用,其抗扭性能受到很大的限制;同时,由于井下情况复杂钻柱遇卡现象时有发生,而顶驱设备的出现使得大轴向力解卡作业时旋转钻柱成为可能,此时钻具接头承受很大的轴向载荷和扭矩联合作用,可能处于极为危险的状态,因此快速准确地确定不同轴向拉力条件下钻具接头的抗扭性能是保障作业安全的关键。API标准中虽提供了拉、扭耦合条件下钻具接头极限载荷的确定方法,但由于基于很多假设性条件,所得结果与实际情况间存在较大误差,特别是在深井、超深井等复杂钻井作业中,这种误差更大。基于钻具接头的三维弹塑性有限元分析,分别计算了3种主流规格钻具接头在不同轴向拉伸载荷条件下的极限工作扭矩,通过对计算结果的多项式拟合,得到钻具接头的极限工作扭矩计算公式,并绘制出钻具接头的极限工作扭矩图版,形成实际工况下的钻具接头极限工作扭矩快速确定方法。     

LST—10型自定心式螺杆钻具试验台

针对国内现有螺杆钻具试验台存在的问题 ,加以改进和提高 ,研制了LST— 10型自定心式螺杆钻具试验台。试验台由试验台主机、液压系统、流量自动调节系统、自动加载系统、计算机数据采集系统、仪器仪表系统和水路循环系统等 7部分组成 ,其中试验台主机包括测功制动系统、联接排水器、卡持推送装置及适偏夹持器。 2 0 0 1年以来的使用表明 ,试验台不仅能完全满足各种钻具试验要求 ,而且试验中能实现自动卡紧 ,自动对中 ,操作轻便 ,自动化程度高。     

连续油管注入头液压同步控制系统设计

为了解决连续油管注入头闭式驱动系统的双液压马达输出不同步问题,设计了一种用于注入头马达液压同步控制系统。该系统可对同步马达转速、扭矩、压力等性能参数与驱动马达进行匹配,通过同步控制系统的强制同步迫使两侧液压马达输出转速一致,最终达到实现双液压马达同步运转的目的。模拟油田现场实际工况,对配备液压同步控制系统的注入头进行了动载试验,注入头双侧马达同步性大幅度提高,链条驱动系统低速同步运转平稳。试验结果表明,注入头液压同步控制系统提高了注入头运行的可靠性,降低了注入头工作中对油管造成损伤的风险,提升了连续油管作业设备系统运行的稳定性。     

井下动力钻具性能微机测控系统

针对井下动力钻具性能检测的要求，采用微型计算机控制整个测试试验过程，可实现循环流量的给定及自动调节，自动施加扭矩载荷，自动采集各测试参数。经运算处理后可输出动力钻具的性能参数，并绘制特性曲线。该系统提高了动力钻具性能测试的自动化程度。大量试验证明，该测控系统具有较高的准确性及可靠性，使用效果良好。