3FWZ-195型带浮动定子涡轮钻具涡轮节的研制(第一部分)

简述了国内外涡轮钻井技术的发展概况;详细介绍了新近研制成功的新型带浮动定子涡轮钻具涡轮节的研制经验,它主要包括:涡轮钻具性能参数的确定;涡轮钻具涡轮叶栅的设计;涡轮的台架性能试验及涡轮钻具的整机性能;涡轮节结构设计中的若干技术关键。     

现代涡轮钻具结构性能的改进

通过对苏联发展涡轮钻具的态势研究,结合本国的科研实践,认为高效能涡轮钻井用的支承节式多节涡轮钻具是比较成熟和最有发展前景的钻具。目前的涡轮钻具转速偏高,不适宜牙轮钻头工作的要求。为此而设计的低速涡轮不能只顾追求涡轮高效率,而应考虑牙轮每转的吃入量,增加涡轮扭矩与空转转速之比值。浮动定子涡轮提供了增大叶栅直径和减少级高的可能性,是一种更具备发展前途的结构。设计匹配PDC钻头用的高速大功率涡轮时,重点应考虑高效率。然而,高速涡轮的工作周期取决于支承寿命。使其寿命延长的根本办法是使涡轮轴向间隙不受止推轴承磨损的影响。     

又一种新型涡轮钻具

由石油大学(北京)和江汉石油学院共同研究的φ195毫米涡轮钻具已在四川的川东矿区进行了几次工业性深井钻井试验。其平均机械钻速比转盘-牙轮钻头钻井时提高1.97倍;纯钻井成本仅为196.82元每米,节约255.06元每米;总计一口井可缩短建井周期29天,将节约投资20.4万元;支承节平均使用寿命约100小时,比现有的涡轮钻具提高一倍以上。这种新型涡轮钻具采用了国外80年代先进的浮动定子结构的涡轮节和开式润滑的金属滚动轴承的支承节,具有启动灵活、扭矩大、工作可靠等优点。它与国内现有涡轮钻具相比,不仅使用方便,而且首次实现了利用涡轮钻具在3000米以深的深井中进行快速钻进。其平均机械钻速高达4.13米每小     

国外新型导向涡轮钻具的研制与提高涡轮钻具寿命的方法

导向涡轮钻具是在涡轮节中采用低速升压特性的涡轮叶栅和推力平衡盘结构，采用金属轴承替代金属橡胶推力滑动轴承，比常规涡轮钻具短、机械钻速快、定向控制能力强。为提高涡轮钻具的寿命，文中还介绍了激光方法处理支承节轴承和采用等离子强化工艺提高金属止推盘的耐磨性。     

涡轮钻具辅助轴向轴承的磨损对其摩擦特性的影响

在多节涡轮钻具中,除装于下部支承节的主轴向轴承外,还采用辅助轴向轴承。这些辅助轴承是多排滚珠轴承,装于A6和ТСШ4型涡轮钻具的涡轮节中,也装于TC2Ш型涡轮钻具的中间支承节中。     

175型无橡胶元件涡轮钻具的研制与试验

介绍了江汉石油学院井下工具研究室研制的175型无橡胶元件涡轮钻具的简况,重点叙述了这种涡轮钻具的结构特点、涡轮叶栅与叶型设计,以及涡轮节和支承节的结构设计,给出了技术性能指标。这种无橡胶元件的涡轮钻具,采用整体式4支点金属滚动球轴承、径向TC轴承、下轴悬挂式涡轮节和大扭矩叶型,具有中速、低压降等特点。现场试验表明,175型涡轮钻具的性能满足目前钻井工艺和钻井泵的要求,用它快速钻井可提高井身质量和机械钻速,缩短建井周期,减少套管磨损,降低钻井成本。     

国产涡轮钻具结构及性能分析

详细介绍了国产涡轮钻具中常规型、独立悬挂式和浮动定子(转子)式3种典型钻具结构型式和性能参数。重点讨论了国产涡轮钻具的涡轮叶栅及型线的流场、止推轴承组、扶正轴承等影响钻具性能和使用寿命的关键技术。通过对以往研究工作的总结分析,提出我国涡轮钻具今后的研究工作计划和发展建议。     

新型涡轮钻具的组合设计

改善常规复式涡轮钻具性能取决于抓好先进的涡轮叶栅水力设计和采用独立滚动球轴承支承节环节。带同步减速器涡轮钻具可克服常规涡轮钻具和螺杆钻具的固有缺点，是提高我国深井钻井技术的关键装备。文中就减速器的形式对减速涡轮钻具进行分类讨论，最后还比较了４种井下动力钻具的优、缺点。     

新型减速涡轮钻具应用研究

在常规涡轮钻具基础上研制出的新型减速涡轮钻具,由涡轮节、支承节、减速节3部分组成,能使其原有的高转速降低到能满足高效钻头使用要求的中、低转速,而且相应地提高了其工作扭矩。减速涡轮钻具配合高效钻头技术在中原油田的应用结果表明,这项技术能大幅度地提高中、深井的机械钻速;具有较好的防斜打快功能,在西部新区山前高陡构造地层具有广阔的应用前景。     

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。     

带浮动定子涡轮钻具涡轮摩擦副的试验研究

试验表明,带浮动定子涡轮钻具涡轮摩擦副的摩擦系数与摩擦面间的相对运动速度、摩擦面间的接触比压、工作介质含砂量、摩擦面温度、摩擦副材料和结构有关。重点讨论和分析了摩擦副材料和结构的选择,指出由丁腈胶或聚四氟乙烯与经淬火处理的60Si2Mn弹簧钢组成的摩擦副具有较好的抗摩擦磨损性能。     

摆动转子气液混输泵的研制

摆动转子气液混输泵工作时 ,偏心曲轴旋转使转子沿缸体外定子与内定子之间的环形空间做摆转运动 ,转子外壁与缸体外定子、转子内孔与内定子外径分别同隔板一起形成两个吸入腔和两个排出腔 ,吸入腔与排出腔的容积随转子摆动不断发生周期性变化 ,完成介质的吸入和排出。内、外定子与转子在工作时互不接触 ,保持一定的间隙 ,泵采用专门的润滑系统 ,润滑轴承及机械密封。这种泵用于油田的油、气、水多相混输 ,可有效降低井口压力 ,提高油井产量。     

套管漂浮技术在海洋钻井中的应用

套管漂浮技术主要应用于大位移延伸井和水平井中,它是在套管柱下部封闭一段空气或低密度钻井液,使套管柱在大井斜段处于漂浮状态,以降低下套管摩阻。主要介绍了套管漂浮工具的结构和工作原理以及漂浮技术在国内几个海洋油田钻大位移延伸井和水平井中的应用情况。     

垣平1井长水平段水平井设计与施工

为确保大庆油田第一口长水平段水平井垣平1井的安全顺利钻进,开展了该井钻井工程设计方案研究。针对该井水平段较长,钻井过程中存在钻柱易屈曲、摩阻/扭矩大、井眼净化难、套管难以下入等技术难点,运用Landmark软件对不同设计剖面、不同靶前距和井眼曲率下的摩阻/扭矩及钻柱屈曲情况进行了模拟,以模拟结果为基础,设计了该井的井眼轨道;根据Landmark软件模拟钻柱滑动钻进与旋转钻进时的钻柱屈曲情况,对三开水平段钻具组合进行了优化设计;根据钻井参数对岩屑床厚度影响的模拟结果,优化了三开水平段的钻井参数;模拟计算结果表明,采用漂浮接箍下套管工艺能降低下套管时的摩阻和屈曲程度,因此该井三开采用漂浮接箍下套管工艺。该井钻井过程中没有出现井下故障,完井、电测及下套管安全顺利,说明该井工程设计合理,有效克服了钻井过程存在的技术难题。      

10000m^3内浮顶油罐双浮动吸油装置设计

介绍了某油库扩建工程中10 000 m3内浮顶油罐双DN500浮动吸油装置的结构设计,并对内浮顶罐浮动吸油装置的浮力进行了优化配置,此经验对我国内浮顶油罐浮动吸油装置的设计和使用具有一定的指导意义.     

浮头法兰的合理设计

浮头式换热器的浮头法兰是一种特殊法兰 ,不能采取一般法兰的“分工况独立计算法兰厚度 ,尔后取其大值”的方法进行设计。同时 ,浮头法兰设计中涉及一重要参数Lr,能否适当地确定Lr,是浮头法兰设计成败的关键。文中介绍了该种法兰的合理设计原理及方法 ,并附以实例。实例表明 ,用这种方法设计的浮头法兰厚度仅约为用SW6 (经校正 ,使之全面满足强度要求 )软件计算厚度的 1 / 2 ,体现出合理设计的价值     

深淤泥连片鱼塘地段后推漂管管道安装施工方法

广东天然气管网二期工程线路二标段地处深淤泥连片鱼塘地段,施工难度非常大。文章介绍了此段管道安装施工的主要难点以及承建单位针对此工程采取的五个探索试验和设想。在实际施工中,采取了铺设管道组焊施工平台、利用挖沟机浮舱组合装置进行带水挖沟,以及在连片鱼塘内形成水上推送漂管通道、通过绳索控制管道前端的漂移方向,实现了管道的弹性敷设,圆满完成施工任务。在长距离水网沼泽地带,采用后推漂管弹性敷设管道施工方法在国内尚属首创。     

浮头式换热器浮头法兰的优化设计方法（一）

浮头法兰是浮头式换热器中重要的受压元件,对它的设计国内外长期以来曾存在困惑。为此不少文献对其进行了研究,国外设计对此无所适从地采取消极方法,均未取得良好效果。文献[4]以数学方法一步求解最佳Lr,成功地实现了此类法兰的最优化设计,从而使浮头法兰设计摆脱了困境。笔者对文献[4]的原理作进一步分析说明。     

大面积地下建筑的结构设计

通过中国石化武汉分公司北应急池结构设计的工程实例,介绍了该类设计应注意的问题：需要采取附加抗浮措施时,可不再考虑差异沉降的影响;施工周期对工程影响很大,设计方案应尽量减少基坑暴露时间;抗浮计算应兼顾整体抗浮稳定和局部抗浮稳定,避免局部抗浮稳定不足;采用抗拔桩时,首先应确定桩下抗压桩数量,再均匀布置抗拔桩。     

浮头式换热器浮头法兰的优化设计方法（二）

浮头法兰是浮头式换热器中重要的受压元件,对它的设计国内外长期以来曾存在困惑。为此不少文献对其进行了研究,国外设计对此无所适从地采取消极方法,均未取得良好效果。文献[4]以数学方法一步求解最佳L_r,成功地实现了此类法兰的最优化设计,从而使浮头法兰设计摆脱了困境。笔者对文献[4]的原理及对其“数学上的分析相当复杂”问题的求解思路作分析说明。