化工过程面向对象建模的C 系统

将面向对象的概念应用于化工过程面向方程的建模。提出了化工过程的抽象模型及化工过程的类层次结构，并在Windows环境下，采用目前最为流行的面向对象语言──C＋＋程序设计语言，在微机上开发了一个化工过程面向对象的原型系统OOME。实践表明，化工过程建模引入面向对象的概念是十分有效的。它使得整个程序结构清晰，层次分明，可读性好；源代码的复用度提高；系统易于扩充、修改和维护。此系统有助于面向方程法在化工过程模拟、设计和优化中的广泛应用。     

基于面向对象的CAPP产品建模

产品建模是进行计算机辅助工艺设计的基础，其目的是提供一种表达和贮存产品信息的方法。面向对象的产品建模具有产品信息逐步积累和便于拓展的优点，能很好地解决CAPP产品开发大信息量的需求。用图例展示了面向对象CAPP产品建模逐步细化零件对象、增加零件对象信息量而实现零件建模的全过程。用这种方法建立的零件数据库既包含零件的几何数据，又包含零件的技术数据，具有零件信息定义全面又便于拓宽的优点，适合于旋转及大批量非旋转零件CAPP系统开发应用的需要。     

涡轮钻具水力设计与分析方法应用现状研究

涡轮钻具是一种重要的钻井工具,涡轮叶型线特征是其水力性能设计与分析的关键因素。在分析涡轮钻具水力工作原理的基础上,研究了涡轮钻具水力性能设计研究现状,详细比较分析了涡轮钻具水力性能设计的理论方法、计算机建模与仿真及水力性能试验分析方面的研究现状与发展水平,提出了计算机辅助设计及理论分析。与试验修正相结合的综合研究方法是涡轮钻具水力性能设计与分析的重要方法,对涡轮钻具水力部件的主要问题与发展趋势进行了展望,为涡轮钻具的水力设计提供参考。     

涡轮钻具四支点推力球轴承组轴向变形的仿真

鉴于涡轮钻具装配时轴向间隙的调整对钻具性能和工作寿命有极大影响, 而四支点推力球轴承组与轴向间隙有直接关系, 为此选择求解精度较高的ANSYS软件对轴承组轴向变形进行仿真。以 165mm涡轮钻具轴承组为研究对象, 做ANSYS实体建模, 后处理时结合VisualC++编写程序辅助计算, 得到涡轮钻具四支点推力球轴承组轴向力与轴向变形的关系曲线。研究结果对轴承组的设计改进和涡轮钻具轴向间隙的调整有一定指导意义。     

流体介质对高速涡轮钻具力学性能影响研究

提高涡轮钻具的力学性能一直是涡轮钻具研究的主要内容。为此,以178 mm高速涡轮钻具为原型,在台架试验的基础上,利用CFD方法,研究了不同介质密度、不同介质黏度对涡轮钻具力学性能的影响。研究和试验结果表明,随着介质密度的增加,高速涡轮钻具的压降、工作转速对应的扭矩及输出功率均会增大,介质黏度的改变对高速涡轮钻具的扭矩和输出功率基本无影响。在进行涡轮钻具设计时,应该考虑其对流体介质物理性质变化的适应能力,合理设计工作转速范围。现场使用涡轮钻具,当钻井液密度、黏度发生改变时,应注意调整泵压、钻压以保证最佳工况。     

设计涡轮钻具支承节的初级智能CAD系统

通过对涡轮钻具支承节的设计过程模式分析,提出一种设计涡轮钻具支承节的初级智能CAD系统模式;阐述应用该模式所建造的涡轮钻具支承节初级智能CAD系统(WZDES)的总体结构及特点;探讨该系统的知识库设计和子问题求解;提出并运用功能体素构型完成了零件结构的初步设计;研究该系统存在的接口问题解决办法。最后,还给出运行实例。     

减速涡轮钻具设计方案的可拓综合评价方法

设计方案选择是否得当关系到产品的功能、性能和成本。为了客观、综合的评价减速涡轮钻具设计方案，给出了形式化待评方案综合评价物元模型，在此基础上提出了一种定性与定量相结合的减速涡轮钻具设计方案评价方法。该方法利用可拓理论对经典集合论的语义进行扩展，利用模糊化思想对定性指标进行量化，给出越大越优指标和越小越优指标的关联函数模型。通过关联度和综合指标值的计算，客观地给出了减速涡轮钻具设计方案综合评价结果。用实例验证了该评价方法的可行性与实用性。     

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。     

涡轮钻具涡轮节模块化设计方法研究

针对面向现场应用的模块化设计方案特点．以模块化设计理论为基础,按总体功能将涡轮钻具涡轮节分解成一些具有特定功能的模块。介绍了模块卡片包含的内容和如何构造,最后形成模块库,实现了涡轮钻具涡轮节的设计数据多领域知识表达和产品结构模型的统一表达。建立了基于知识的模块化设计模型,给出涡轮节模块化设计的流程。     

基于CFD分析的涡轮钻具力学性能预测

以φ115mm涡轮钻具涡轮为研究对象，采用实体建模、CFD前置处理器等工具生成涡轮定、转子的单周期跨叶片流道计算模型，应用CFD(计算流体动力学)商用软件研究分析了其在不同转速下的内流场。重点分析了转子叶片表面压力场的分布情况，并将模拟结果与10级涡轮台架的实验数据进行了对比，证明CFD模拟分析的有效性，为预测分析涡轮钻具力学性能、改进叶型设计、提高叶型的水力性能具有重要的指导意义。     

涡轮钻具内部流场的三元流计算与研究

根据叶轮机械三元流动的普遍理论和涡轮钻具叶轮具体边界问题，建立了三元流动计算的数学模型，推导出了适用于叶轮机械三元流动计算的流函数方程，将三元流动计算流函数法成功地运用于涡轮钻具叶栅的数值计算。编制了计算SI流面（叶片到叶片间回转面）速度分布的计算机程序，并对几种涡轮钻具实例进行了数值计算和流动分析，同时进行了涡轮钻具台架性能试验。通过对理论计算和试验结果对比分析，指出了几种涡轮钻具叶片的不足。     

涡轮钻具叶片电解加工阴极工具设计

由于涡轮钻具叶片型线的设计愈加复杂,叶片的传统加工方法面临越来越多的加工难题。因此拟将电解加工技术应用于涡轮钻具叶片的制造领域,对涡轮钻具叶片电解加工阴极工具的设计进行了研究。以127 mm涡轮钻具叶片的设计为例:首先基于多项式曲线拟合的方法,在MATLAB中编程计算绘制出最初的叶片曲线;然后将得到的曲线导入AutoCAD,根据理论计算得到的叶片几何参数修补得到叶片型线的几何图纸;最后将叶片型线导入GAMBIT有限元前处理软件进行网格划分,并在ANSYS Fluent软件中进行流场仿真分析,同时在Tecplot360软件中进行后处理得到流场中流体的流向图、速度云图及压力云图。结果表明利用这种方法设计的叶片可以满足实际工作状况的要求。研究内容和结果为涡轮钻具叶片的电解加工研究奠定了良好基础。     

定向井单弯单稳涡轮钻具造斜率预测

对于定向井单弯单稳涡轮钻具造斜率的预测,用现有的修正三点定圆法预测的是钻具几何曲率,不是井眼曲率,且对造斜能力影响因素考虑不全。利用纵横弯曲法的三弯矩方程,确定井下动力钻具上部切点,结合钻头中心点和下稳定器切点,建立了这三点所对应的井眼轴线上三点坐标,利用三点定圆原理,建立了三点定圆全坐标单弯单稳涡轮钻具造斜率预测模型。实例计算了3种结构涡轮钻具造斜率,对比分析了3种结构涡轮钻具造斜率随涡轮钻具结构角,稳定器与井壁间隙,偏心稳定器偏心距以及稳定器、偏心稳定器、结构角分别到钻头的距离等因素的变化规律,明确了稳定器对单弯涡轮钻具的造斜率影响较小,为减小深井卡钻风险,可不用稳定器或用偏心稳定器替代稳定器安装在近钻头处,能有效提高单弯涡轮钻具的造斜率。该方法综合了纵横弯曲法和三点定圆法的优点,实现了超深井单弯单稳涡轮钻具定向钻井造斜率的简便有效预测。     

3FWZ—195型带浮动定子的涡轮钻具

《石油机械》第18卷第10期,1990,第39～43页,图1,表3 简述了涡轮钻井技术国内外发展现状。介绍了国内新近研制成动的带浮动定子涡轮及独立支承节结构的涡轮钻具的结构特点、涡轮节涡轮叶栅的设计方法、浮动定子涡轮摩擦副的材料与结构研究,以及直井及定向井用支承节的情况,还阐述了此种涡轮钻具的矿场试验结果。     

涡轮钻井技术与新型涡轮钻具的产业化

根据油田提高深部地层钻井速度的需要,从试验研究出发,详细介绍了我国新型涡轮钻具现场试验成果。新型涡轮钻具与国外同类产品相比,在性能基本相同的情况下,具有降压小、寿命长、无橡胶元件,便于深井和复杂地质条件下作业等优点。结合现场应用,提出新型涡轮钻具有产业化开发的内容与目标,分析了产业化带来的经济效益和社会效益。     

ø73 mm小尺寸涡轮钻具叶型设计及优化

小尺寸涡轮钻具主要用于深部高温硬岩地层钻进,对我国油气、干热岩等深部能源矿藏的地质调查具有重要意义,在石油行业中小井眼钻井、老井加深及连续油管钻修井等方面具有较好的应用前景。目前,国内尚无ø73 mm小尺寸涡轮钻具,为推进涡轮钻具系列化,对ø73 mm小尺寸涡轮钻具的涡轮节中常规级定转子叶片及制动级定转子叶片进行设计优化,旨在研制长度短、转矩适中、转速适中、压降小、功率高及效率高的ø73 mm小尺寸涡轮钻具,使ø73 mm小尺寸涡轮钻具尽快在我国实现现场应用。设计出符合性能要求的3种常规定转子叶型方案和5种制动级叶型方案,通过理论分析及数值模拟,选出最优的常规定转子叶型及制动级叶型方案,并提出常规涡轮级与制动涡轮级复配的5种涡轮节结构方案,同时对涡轮节结构进行了性能分析及方案优选,优选的涡轮节方案在流量5.5 L/s,工作转速1 500～2 500 r/min时,输出转矩为109～140 N·m,平均压降为11.5 MPa,制动转矩为185.5 N·m,可满足小井眼钻井对ø73 mm小尺寸涡轮钻具的输出性能要求。     

油气系统动力学的概念模型与方法原理——盆地模拟和油气成藏动力学模拟的新思路、新方法

作者建议拓广"油气系统(petroleumsystem)"概念,使之适合于整个含油气地质单元序列,成为石油地质学家从系统科学角度所看到的、研究对象与抽象模型相复合的、具有层次结构的新型地质实体。"油气系统"实质上就是油气成藏系统,其研究方法,应当是定性与定量相结合的系统方法,考虑到油气成藏过程存在非线性特点,以及当前盆地模拟和油气成藏模拟普遍存在的缺陷,作者尝试引进系统动力学的思路与方法,提出油气系统动力学的概念,并阐述了它的基本原理,初步建立了油气系统动力学的方法体系。      

涡轮钻具叶栅性能测试系统的研制

为检验涡轮钻具叶栅叶形设计的合理性, 降低试验费用, 拟定了采用少数涡轮定转子组成叶栅组进行性能测试的试验方案, 建立了由试验台主机、计算机测控系统和循环系统组成的测试系统。该测试系统采用计算机控制, 自动施加扭矩载荷, 自动控制循环流量, 可根椐采集的数据进一步推算出涡轮钻具整机的性能指标。测试结果表明, 根据十级涡轮叶栅换算出的整机性能参数与实测值非常接近, 其测试数据可做为评价涡轮钻具整机性能指标的依据。