动力参数法预测钻机井架结构承载能力研究

为及时准确地识别在役钻机井架结构损伤,提出了基于动力参数预测井架结构承载能力的方法。利用模态分析技术,识别出理想情况下井架结构的动力特性参数(如固有频率、振型等),与结构实测动力特性参数进行比较,由此来判断井架结构的损伤程度。通过对动力测试参数关于井架结构待识别参数的灵敏度分析形成识别过程中的残差方程,采用优化方法求解当前井架结构的参数真值,进而预测井架结构的承载能力。该方法为在役钻机井架结构的损伤识别和安全监测提供了一条有效的途径。     

基于应力测试的海洋修井机井架承载能力评价

常规井架承载能力评价方法主要采用应力测试法或有限元法,单独采用应力测试法存在杆件考察不全面等问题,而采用数值模拟时则需要进行必要的假设,这与实际情况有出入。鉴于此,采用无线结构测试系统,对某在役HXJ180海洋修井机井架进行了应力测试,得出相应32个测点的应变应力,通过对测试结果进行数据拟合,获得井架在设计钩载下的应力,在此基础上修正有限元模型,并完成其承载能力评价。分析结果表明,被测井架3个危险杆件的最大强度系数均小于1,其中最大值为0.937 8,说明该井架具有足够的强度,在设计最大载荷下仍可安全工作。     

虚拟样机技术在石油机械中应用的可行性分析

在简述了虚拟样机技术的内涵和理论基础后 ,根据我国石油机械产品特点和石油机械制造业产品技术开发现状 ,详述了石油机械应用虚拟样机技术的体系结构和要解决的关键问题。应用ADAMS虚拟样机软件对C32 0游梁式抽油机悬点运动规律进行了仿真分析计算 ,结果表明 ,应用虚拟样机技术可以较好地解决石油机械产品开发设计中的一些技术难题     

基于振动参数的钻井井架安全承载力评定

通过井架结构振动理论、有限元分析和实验室简易模型的试验研究，提出了以振动频率为基准，载荷下降系数为依据诊断钻井井架结构安全承载能力的方法。根据井架的具体结构形式和受力特征，将井架简化成一根沿长度上质量均匀分布、刚度恒定的简支梁，用振动理论推导出了井架固有频率的平方与作用载荷之间存在着线性关系，并通过有限元分析对这一关系进行了验证；提出了通过测试井架在两种不同栽荷作用下的固有频率推算井架临界承载并以此评定井架安全承载能力的方法；在实验室内制作了与A型井架相类似的模型，进行了逐级载荷下的固有频率测试，分析总结出适用于井架现场评定的具体方法，最后应用此方法对现场在役井架进行了测试与安全承载能力评定。该评定方法为井架测试、安全评定提供了一个新的发展方向，对保证钻井安全将起到重要的作用。     

720kN桅杆式井架的设计计算和应力测试

为满足液压轮式通井机的使用要求而设计的桅杆式井架采用板焊结构,主体截面为长方形的方形钢,材料为HG60。对井架进行了稳定性、静强度和疲劳强度设计计算。编制制造工艺、设计工装。利用电测方法,进行了最大载荷下的静应力测试和额定载荷下的动应力测试,并作了分析。     

基于超声波测厚的海洋修井机井架强度分析

为评估在役井架的承载能力,采用超声波测厚仪,在海上平台现场对服役8 a的HXJJ180井架杆件厚度进行了测量,据此建立了井架有限元模型,并按16种组合工况对井架进行了强度分析。由于井架各杆件不仅承受轴向力,而且也承受弯矩作用,故单元类型选择时考虑了结构尺寸和承受的载荷;将井架下底座视为刚体,约束连接处的所有自由度。分析结果表明,海洋修井机井架受环境腐蚀较为严重,有限元分析有助于掌握各杆件在给定工况下的应力及强度特性,采用超声波测量方法可获得精确的杆件厚度数据,保证有限元模型与实际井架相符;井架在最大钩载下最大应力小于许用应力,仍可安全服役,但最大应力200.41 MPa接近许用应力,使用中应避免过载,并注意防腐,以延长井架服役寿命。     

在役石油钻机井架极限承载仿真模型研究

针对在役石油钻机井架的力学特征,建立了基于双重非线性理论的极限承载仿真模型。研究了以在役钻机井架杆件的测试应力为重要指标,与应力有关的设计参数作为修正对象的仿真模型修正理论。对实验室内钻机井架模型进行的极限承载性能实验和仿真预测研究结果表明,井架模型的实际破坏位置与仿真预测结果基本一致,极限承载力误差很小。依据现场动载应变试验,应用该仿真模型分析了在油田上广泛使用的A形和K形石油钻机井架的极限承载性能,得到了井架结构的极限承载力、载荷与应力的关系以及井架破坏形式和危险部位,为钻机井架的安全平稳运行提供了重要的参考依据。     

井架结构裂纹风险分析及修复后安全评估

为评估某模块钻机井架产生裂纹的风险,在对井架进行整体有限元分析的基础上,采用扩展有限元方法分析裂纹扩展规律。为验证井架修复后的结构强度,对井架修复局部进行结构校核,并依据标准对井架整体进行应力测试。结果表明,井架结构修复方案可行,井架承载能力满足设计及标准要求。     

钻探用井架承载能力试验与安全评定

提出了基于测试应力的钻探用井架安全承载能力评定方法。以井架现场试验时杆件的工作应力为综合评定井架结构承载性能的重要指标,以与应力有关的设计参数为有限元模型输入参数的修正对象,将现场测试与有限元数值模型相结合,通过修正的有限元模型,分析了在各种载荷作用下在役井架的工作性能,应用国际上通用的API Spec 4F标准进行了安全评定。对某型号钻探井架进行了逐级加载试验,通过井架第一级载荷作用下模型的模拟与修正,复现、预测了其它八级载荷作用下的井架工作性能,预测结果误差不超过5%,验证了模型修正方法的正确性。     

在用井架计算机模拟试验

使用年久的井架 ,会在其杆件和联结部位产生各种各样的缺陷 ,直接影响钻井作业的安全。为了正确评定在用井架承载能力 ,提出了一种井架计算机模拟试验中等效处理计算机数值模型的方法。以现场载荷试验的实测数据为基础 ,修正计算机中结构分析采用的井架数值模型 ,得到逼近被测井架真实结构的计算机数值模型 ,然后利用该模型在计算机上进行井架逐级加载试验。实例测试和计算机载荷模拟试验表明 ,这种方法可使井架的试验和分析更加全面、准确、可靠 ,而且适用于各种类型的井架。     

采油站工况巡检系统

采油站工况巡检系统是利用抽油机光杆载荷变化与电机功率对应关系原理,在站内测取抽油机电功率曲线,然后转换出等效示功图,将实测功率曲线与等效示功图相结合,综合分析判断电机、抽油机、抽油泵工作状况的连续实时监测系统。该系统在站上获取示功图,可减少大量测试费用;对抽油杆断脱、停机、偷电等紧急故障及时报警,可提高生产时效;应用该系统后,又可开展抽油井抽空控制和信息网络化管理,提高油井管理水平。综述了实时检测系统的原理结构、功能及建立方法。     

通过平均功率法提高抽油机系统效率

探讨了抽油机平衡度与抽油机系统效率的影响关系,同时分析了抽油机平衡调整的本质和终极目标,提出了一种新的抽油机平衡调整方法——通过对电机功率曲线进行付立叶分析而确定平衡块重心位置的方法。在现场对47口抽油机电机功率曲线进行付立叶分析后实施了调整措施;系统效率提高了3.05%,达到了油田增产降耗、延长系统使用寿命、降低操作成本的目的。     

论开展我国石油机械装备研究的必要性和迫切性

文章从我国石油技术现状出发，提出４项石油重大技术研究课题：液压石油矿场用泵；井下增压器（超高压喷射钻井技术）；注水技术的变革；新型抽油装置。并阐述了解决４项技术的途径。     

新型RL模型及其在抽油机节电控制中的应用

针对低产井采油过程中游梁式抽油机存在的“泵空”和“干抽”问题,采用以新型RL模糊神经网络模型为核心的电动机间歇启停控制方案,因而减少了抽油机的无效行程,节约了大量电能.该控制系统具有良好的自适应性能,在环境不断变化的过程中,自动调节自身参数及结构,依据采样数据和模糊专家数据库,确定出合理的停机时间.基于该模型开发的抽油机节电控制器已在大庆、胜利、辽河、中原、大港各大油田采油厂投入使用.实践表明,这种控制器工作可靠,抽油机起停时间合理,在保证采油量的前提下,节电率达30%以上,实现了抽油机控制的自动化与智能化.     

基于应力测试的双驴头抽油机游梁失效研究

双驴头抽油机是油田广泛采用的一种节能型抽油机，针对运行中产生的与后驴头连接处的游梁裂纹、断裂问题，利用电阻应变测量技术对该型抽油机游梁、后驴头等主要承载构件进行了现场静、动态应力测试。结果表明，游梁体尾部连接孔承受的载荷对游梁产生撕裂性拉应力。在对游梁进行受力分析的基础上，基于VonMiss屈服条件，引入有效应力和有效应力幅的概念对游梁疲劳强度进行评估，分析了裂纹产生的原因为受力特性和疲劳破坏，并针对已生产和新设计的抽油机分别给出了解决问题的方法。     

2010年世界新型抽油机技术发展预测

近年来,世界新型抽油机有了很大发展。这些新型抽油机的主要特点是：采用了许多现代技术和先进结构方案以及新材料、新工艺,抽油机的适应性、经济性、可靠性和先进性以及技术水平均达到了有史以来的最高水平,为高效、经济。安全和可靠地开采石油资源做出了卓越贡献。文章阐述了长冲程抽油机（增大冲程抽油机、长冲程无游梁抽油机）、各种平衡抽油机（异相平衡、气囊平衡、变平衡力矩、自动平衡）和各种油井抽油机（高效能丛式井、斜井、最深井和自动化智能化）的技术发展。根据世界石油开采的需要以及技术发展趋势,预测了上述新型抽油机在2010年的技术发展,展现了世界新型抽油机的技术发展远景和全貌,预测2010年新型抽油机数量将会增多,但是占世界拥有量的比例不会很大。     

基于PLC的无游梁长冲程抽油机变频控制系统

根据目前石油资源开采的特点,设计了基于PLC的无游梁长冲程抽油机变频控制系统。该系统以PLC为控制核心,采用机电一体化设计,使所设计的抽油机具有冲程和冲次可调、节能、载荷大、适应性强和可靠性高等特点。现场实际测量数据表明,该类型抽油机特殊的电动机运行方式使其应用于稠油或聚驱油井的举升具有明显的优势,整体效率达60%,远远超过传统抽油机,且运行稳定,具有广阔的应用前景。     

有杆泵偏磨机理探讨及配套工艺技术

有杆泵采油是石油工业传统而占主导地位的人工举升采油方式。而有杆泵偏磨是抽油机采油普遍存在的问题，主要是油管、抽油杆在上下冲程中的相互偏磨，造成大量油管、抽油杆直接报废，也是抽油机井维护作业的主要原因之一，同时也是抽油机井维护作业成本居高不下的主要原因之一。文中就有杆泵偏磨机理进行探讨，并结合现场实际提出相应的配套工艺技术。     

移动式液压抽油机自适应测控系统的研制

根据油田特殊油井的排采需要,融合液压驱动技术、电气控制技术、自适应控制算法以及不规则运动曲线下的功图采集算法,研制了移动式液压抽油机自适应测控系统。该系统采用位置识别缓冲算法解决了储能式液压抽油机频繁换向带来的合流震动问题,满足了油田现场所需的运移机动性、安全性、智能控制、数据记录、状态监测等功能,作为对常规抽油机的一种补充,大幅节约了采油设备投资成本,减少了管理难度和管理费用,特别适用于油井的间歇排采作业。     

利用信息技术提高石油装备水平

信息技术与传统机械技术的结合 ,使机械装备的整体性能达到最优化 ,智能化程度也大大提高。我国的石油装备在利用信息技术方面 ,与国外和国内其它行业相比 ,有着较大差距 ,在很大程度上影响了石油企业的经济效益。从目前石油装备利用信息技术和石油装备信息化进展的情况来看 ,利用成熟的信息技术改造现有的石油装备是切实可行的。建议石油装备制造行业应制定系统而长期的信息技术研究和应用规划 ,加快成熟信息技术的利用 ,为石油工业提供高水平的石油装备