水平井牵引机器人越障机构分析

为满足水平井开采需要,研究并提出了一种轮式水平井牵引机器人的越障机构,该机构包括齿轮齿条和柔性支撑单元等组成部分。通过对越障机构数学模型的分析和采用ADAMS虚拟样机软件对其进行运动学及动力学仿真试验,证明了越障机构能够确保机器人适应井径变化,越过井管中的障碍物,将测井仪器及井下工具运送到指定位置。在保证封闭力相同的条件下,管径不同所需弹簧力不同,在直径139.7mm的管道中所需的弹簧力最大;驱动轮直径越小,支撑臂越短,所需要的弹簧力越小。     

套管钻井扩眼器结构设计与启动特性研究

针对常规扩眼器井眼扩大率较小,难以满足套管钻井作业要求的问题,设计了一种用于套管钻井技术的液压臂式扩眼器。综合考虑钻井液流量、主喷嘴结构、心轴与壳体的摩擦力等因素对扩眼臂张开程度的影响,建立了该扩眼器串联在钻头上方时扩眼臂的力学模型。计算表明,扩眼臂的旋转角速度与心轴上下运动线速度呈线性关系;扩眼臂与井壁接触后产生的反推力将阻碍其开启动作,接触力的大小受多种因素控制。扩眼器由液压驱动,扩眼臂的开启动作受喷嘴特性影响很大。实际应用中,应优化设计复位弹簧及心轴等部件,从而提高扩眼器启动的可靠性。     

水下阀门执行机构同轴并联双弹簧优化设计

介绍了一种同轴并联的双圆柱螺旋压缩弹簧结构。以在一定设计条件下双弹簧结构的安装尺寸最小为目标,采用机械优化设计方法,建立了双弹簧结构优化设计的数学模型,并结合实例借助Matlab软件进行了寻优计算,得到了满足实际需求的优化结果。结果表明:双弹簧结构的安装尺寸在优化后有了明显的减小,并在同样设计条件下与单弹簧结构的优化结果相比,双弹簧结构具有更小的安装尺寸,说明将机械优化设计与Matlab结合对双弹簧结构进行优化设计具有重要的实用价值,同时也为弹簧结构方案的优化提供了一种新的可行的设计方法。     

射孔作业过程管柱结构动态响应分析

射孔产生的冲击载荷会使井下管柱发生强烈振动,导致管柱发生弯曲断裂等事故。考虑油套间隙,采用空间梁单元与弹簧单元求解油套之间非线性接触问题,建立了管柱结构动力模型。提取井下射孔压力波监测数据,应用ANSYS软件,编写APDL语言,分析射孔爆轰波作用下油管柱的动态响应,得到了管柱径向位移、接触反力、摩擦阻力、轴力等随井深的变化曲线,以及位移、速度时间历程曲线。由此证明采用弹簧单元来处理油套之间的非线性接触问题的方法是可行的。     

地面驱动螺杆泵抱闸间歇式制动系统

地面驱动螺杆泵抱闸间歇式制动系统由电磁抱闸制动装置和间歇式微电脑控制器组成。电磁抱闸制动装置制动原理：当电磁线圈没有通电时,弹簧推动制动钢盘右移压紧摩擦盘,两盘之间产生很大的正压力,对传动轴产生制动力矩实现制动;当电磁线圈通电时,产生强力磁场,使制动钢盘磁化,与壳体间产生吸合力压缩弹簧,与摩擦盘脱离接触,传动无制动力矩。间歇式微电脑控制器是以STC89C52RC单片机为核心的单片机应用系统,该系统主要完成在螺杆泵驱动电动机断电后,通过对电磁抱闸制动装置的电磁线圈间歇式供电,实现对螺杆泵停机反转的间歇式制动,有效控制反转速度,直至反转自由停止。     

水平井电缆牵引器驱动装置参数优化

为了提高牵引器的牵引能力和井下适应性,建立牵引器驱动装置的参数优化计算模型,对驱动装置的接触力系数以及驱动臂与支撑臂的长度、张开角等相关参数进行分析和优化计算,分析牵引器的越障能力。分析结果表明:接触力系数越低,则牵引力越大,且随驱动臂和支撑臂的张开角的增大而减小,随该角度的增大而变化趋势减缓。基于177.8mm(7英寸)套管的实例,验证和计算了牵引器驱动装置各参数之间的变化关系和优选范围值。     

八臂滚轮扶正器的设计

为了有效地提高声波变密度测井仪器的测井质量,文章介绍了依照HALLIBURTON的SONDEX扶正器的工作原理所设计的八臂滚轮扶正器.该扶正器采用标准的CSU仪器接口尺寸,可方便地与仪器配接.采用八臂滚轮式结构,由周向弹簧推动刚体臂实现径向支撑,用滚轮实现与套管壁的接触.扶正器总长1 319 mm,最大张开直径是230 mm ,在6 in～10 in（1 in=25.4 mm）套管中都具有扶正效果.该扶正器可完全替代ZSZ-3型声波变密度测井仪出厂配置的上下扶正器（4片,对称）. 在套管井测井中采用八臂滚轮扶正器结构,属国内首创,不仅可应用于套管井中,还可以应用于斜井和水平井.     

螺旋轮式水平井牵引机器人设计与分析

针对水平井作业工具输送困难的问题,设计了基于螺旋驱动原理的牵引机器人。提出了一种平行四边形支撑杆机构,采用丝杠螺母调节机构和弹簧柔性支撑来适应管径变化。对扶正机构轮与管壁的正压力进行分析,并建立了机器人的牵引力模型。应用Pro/E和ADAMS软件建立牵引机器人的虚拟样机,对驱动轮的正压力和牵引力进行仿真分析,搭建了管道试验环境进行机器人牵引力试验。试验结果表明:该机器人能够在内径125 mm的管道中平稳行进,最大牵引力能达到5 400 N。研究结果对于设计较大牵引力的水平井推进器具有重要的工程意义。     

小型圆锥压缩弹簧的设计及试验

根据氨制冷热氨融霜的工艺条件,本项目预设上游压力0.8MPa、下游压力0.2MPa。根据预设限流装置的几何尺寸、弹簧行程,进行不锈钢弹簧钢丝小型圆锥弹簧设计,采用等节距形式。对该弹簧强度、设定形变时的钢丝切应力计算,制造完成后选用2件圆锥弹簧分别进行1-12 mm的弹簧形变及弹簧载荷试验,记录其形成曲线,验证该弹簧刚度线性范围及与理论刚性设计值的差异。     

井下牵引器扶正机构扶正臂优化设计

井下牵引器扶正机构扶正臂的弹性系数与其结构参数密切相关,在设计时需进行优化。现有文献中采用的方法侧重于选定设计时的参数验算,不适用于优化设计阶段。鉴于此,采用"伪刚体模型"法,将井下牵引器扶正机构扶正臂的非线性几何变形的分析转化为利用刚体机构理论来求解,避免了对非线性弹簧函数进行复杂的微积分运算,用虚功原理分析井下牵引器扶正机构扶正臂的受力、变形及结构参数之间的关系,建立了力学模型,得到在扶正臂长度及曲率半径不变的情况下,随着横截面高度的增加,扶正臂工作在正常管径和缩颈区域最大应力值的变化幅度随之增加的结论,优选出适用于150 mm管径的井下牵引器扶正机构扶正臂的结构参数。研究内容提供了一种对非线性大变形机构进行优化设计的简单方法。     

高含水砂岩油藏降压开采数值模拟研究方法

中高渗砂岩油藏在注水开发高含水后期,利用油藏降压开采作为开采转换方式措施是提高水驱采收率的重要方法,关键是如何依据油藏的静、动态等条件与状况,量化给出降压开采的时机、地层压力降落的程度、含水率与采出程度的相关关系来最大限度的取得最高水驱采收率。在研究与综合分析国内外高含水油田油藏数据的基础上,分别按正韵律、反韵律、复合韵律建立计算模型,设计了42种数模计算方案,并以某油田断块为重点,应用CMG公司的IMEX黑油模拟器,设计并计算研究了26种数模计算方案,取得了一定的研究成果,为研究砂岩油藏高含水后期开发时实施降压开采措施提供了方法与认识,并对断块的生产历史和数值模拟研究计算结果与计算模型的计算结果进行验证比较,结果可以看出两者有很好的可比性。     

气驱特征曲线在凝析气藏开发中的应用

将干气在高压条件下注入高凝析油含量的凝析气藏,能够减缓地层压力下降速度,有效抑制反凝析,提高凝析油的最终采收率,这是高效开发高含油凝析气藏的最好方法。利用气驱特征曲线方法来研究凝析气藏的开采动态,通过牙哈23凝析气藏的生产动态数据验证了气驱特征曲线规律的可靠性,建立了累计产凝析油量与生产气油比的关系。依据此关系式,在凝析气藏达到废弃条件时,即可用该方法确定其凝析油的可采储量。     

套管定压放气阀在抽油泵采油中的应用

针对我国油田开发中后期抽油泵采油中由于气体影响使泵效降低的问题，研制出一种套管定压放气阀。这种放气阀是通过控制采油压差，使气体驱动地层油流流入套管，并保证气液两相在泵进口处不发生油气分离，从而提高泵效的。介绍了这种放气阀的结构及工作原理；论述了关键零件弹簧的设计和放气阀定压值的计算，以及放气阀的使用特点、选井条件、安装注意事项和在大港油田的现场对比试验情况等。     

油层受水敏伤害时水驱油渗流特征

利用真实的砂岩模型进行了单、双及组合模型3种类型的水驱油实验,比较了有水敏、无水敏伤害时水驱油特征的差别,并对两种条件下的驱油效果进行了评价.研究结果表明,有水敏伤害的注入水驱油与无水敏伤害的地层水驱油相比,水驱油的入口压力增高,孔隙结构非均质性加强,水驱油绕流加重,驱油效率及波及系数降低;两种条件下的水驱油方式均为活塞式,残余油类型主要为绕流形成的簇状残余油.影响木钵区块延10油层驱油效率的主要因素是储集岩的孔隙结构非均质性、水敏伤害、注水压力及加压方式.在对木钵区块延10油层注水开发中,应加强对储层非均质性的研究,并注意采取有效的储层保护措施,提高油层采收率.在注水开发过程中,应逐渐提高注水压力,以最大限度地开采木钵延10油层的石油资源.     

非达西渗流对低渗透气藏气水同产水平井产能的影响

水驱气藏开采到一定程度就会产水,此时出现的气水两相流动会增大气体渗流阻力,使气井产量急 剧下降。 气井产能的确定是科学合理开发气田的基础,对气井的配产具有重要的指导意义。 根据气水两 相渗流规律的变化,基于稳定渗流理论,引入了气水两相拟压力以及两相拟启动压力梯度,建立了启动压 力梯度、滑脱效应、应力敏感、地层伤害以及近井地带高速非达西影响的低渗透气藏气水同产水平井产能 方程。 研究表明：生产水气比对气井产能影响最大,在气井生产过程中应尽量控制气井见水;随着启动压 力梯度、应力敏感和生产水气比的增大,气井产能不断降低;随着滑脱因子增大,气井产能不断增加;在启 动压力梯度对气井产能的影响中,气相启动压力梯度比水相启动压力梯度所占的权重更大     

大庆F储层孔隙结构特征对油水相渗曲线形态特征的影响

为研究孔隙结构特征对油水相渗曲线的影响,选用大庆F储层59块岩样,在相同的条件下分别进行毛管压力曲线和油水相渗曲线测定。发现根据形态特征的差异,毛管压力曲线和油水相渗曲线均可分为三类,且二者之间具有较好的对应关系。第Ⅰ类毛管压力曲线属于细歪度,孔隙分选差,毛管压力曲线中间平缓段排驱压力均大于1 MPa。对应水相下凹型相渗曲线,在三类曲线中,其束缚水饱和度最大,两相共渗区展幅和水相端点渗透率最小。第Ⅲ类毛管压力曲线属于粗歪度,孔隙分选好,毛管压力曲线中间平缓段排驱压力均小于0.1 MPa。对应水相上凹型相渗曲线,其束缚水饱和度最小,两相共渗区展幅和水相端点渗透率最大。第Ⅱ类毛管压力曲线对应水相下凸型相渗曲线位,所有参数均介于前两类之间。说明同一储层中,孔隙结构特征对油水相渗曲线的形态特征具有重要影响。     

复杂油藏开发中的能量保持研究

对于边底水驱油藏、应力敏感油藏与高油气比油藏等复杂油藏,如果地层能量保持不适当,将会改变储层的渗流特征,显著降低油藏的采收率和开发效益。在深入研究复杂油藏生产特征的基础上,根据渗流理论阐述了边底水驱油藏水侵对储层的伤害、高油气比油藏脱气对渗流的影响、应力敏感油藏在较大应力下对渗流的影响,同时分析了其影响程度与地层能量保持的相互关系。在此基础上,提出了复杂油藏能量优化控制措施:对于边底水驱油藏,可以通过控制采油速度与产量、采用合理的井型及控制地层能量,改善油藏渗流特征,促进油藏的高效开发;对于应力敏感油藏和高油气比油藏,可以通过采用合理的井型、适时注水、采用合理的开采速度、改善油藏的渗流特征,提高采收率。     

水平井可差速电缆牵引器设计

为解决水平井中井下仪器下入的难题,设计了水平井可差速电缆牵引器。介绍了机械机构和工作原理。根据差速传动特性设计了传动机构,将电机输出的扭矩分配到各驱动轮上,使牵引器两侧驱动轮可差速调节。在力学分析的基础上设计支撑臂长度,使牵引器在不同直径井眼内能产生足够正压力。该电缆牵引器避免了驱动轮与井壁产生滑动,从而提高了牵引器的负载能力和对井眼的适应性。     

一种新的溶解气可采储量预测模型

在实际生产过程中,由于储层非均质性,以及开发后期为了控制含水的上升,油藏中局部地区的压力会降到饱和压力之下。对于这种驱动类型以水驱为主,同时存在溶解气驱的情况,在预测溶解气可采储量时,采用现行的累积产油量与累积产气量线性关系曲线法的结果会偏大,而利用累积产油量与累积生产气油比线性关系曲线法的结果会偏小。实际应用表明,基于衰减预测模型的方法结果可靠。     

水驱断块油藏构造低部位剩余油富集成因分析

根据滨南油田的油藏精细描述成果，发现在水驱油藏开发后期，条件适宜时构造低部位仍存在数量可观的剩余油。综合利用薄片分析、油藏开发动态等资料，分析了该类剩余油富集的成因，指出了孔隙结构、正向微构造、水驱压力是控制构造低部位剩余油富集的主要因素。在滨35—64块预测了四个剩余油富集部位，其中两个部位已得到证实。