定向穿越扩孔钻进软硬夹层钻头振动特性研究

针对管道铺设定向穿越扩孔施工钻遇软硬夹层时扩孔钻头过量磨损、掉齿和掉牙轮乃至发生灾难性埋井事故等工程问题,通过有限元方法建立全尺寸扩孔器动态破岩的非线性动力学三维仿真模型,研究了扩孔器在软硬夹层钻进时的振动特性,给出了扶正器的结构参数、回拖力和转速组合的临界参数。结果表明,扩孔器在软硬夹层钻进时其横向振动加速度峰值、加速度有效值分别为纵向振动的5.3倍、5.2倍,说明扩孔器横向振动过于剧烈是导致其过早失效的根本原因;安装扶正器对扩孔器在软硬夹层钻进时有非常明显的减振效果,其横向振动强度比无扶正器时减小了77.6%,钻速提高了57.5%。     

双头单螺杆泵定子衬套力学行为分析

为研究双头单螺杆泵定子衬套的受力状态及内轮廓线的变形规律,分析了内压、压差、材料非线性、橡胶泊松比等多种因素对定子衬套应力、应变及内轮廓线变形规律的影响,并拟合出双头单螺杆泵定子衬套在均匀内压作用下内轮廓线位移的方程式及非均匀内压下内轮廓线最大位移公式。分析结果表明：均匀压力下,衬套应力、应变呈周期性变化,内轮廓线位移呈正弦规律变化,位移与内压成线性关系;压差作用下,衬套应力、应变最大值向压差作用处转移,内轮廓线变形规律发生改变,位移及其变形幅度均增大;衬套橡胶泊松比微小的变化即会对衬套变形产生非常大的影响。因此,实际生产中应注意注胶工艺及泊松比的变化。研究结果为定子、转子过盈量的选取及线型的优化设计提供了理论基础,对提高双头单螺杆泵工作效率和使用寿命具有重要工程实际意义。     

五柱塞注水泵曲轴模态分析

针对曲轴固有振动特性影响注水泵的工作力学性能与泵效,采用有限单元法,借助现代CAE软件开展了五柱塞注水泵曲轴固有振动特性研究,计算了曲轴前30阶固有频率,获得了每阶固有频率对应的模态特征,给出了固有振型的图形显示.通过计算发现,该曲轴的低阶固有频率较密集,仅有两个可用的激振频率区间,当前激振频率位于可用区间之一即[15,16]阶固有频率区间,另一可用的区间为[23,24]阶固有频率区间.两个可用频率区间的带宽与工程惯用标准相比有一定差距,因此注水泵工作时应严格控制输入转速和负载波动,以避免形成共振而导致内部构件失效.     

钛合金钻杆在页岩气长水平段的延伸钻进能力分析

页岩气井的发展方向是垂深更深、水平段更长，长水平段延伸钻进困难已成为制约深层长水平段页岩气井效益开发主要的瓶颈，而采用轻质钻杆则是解决页岩气井水平段延伸钻进难题的方案之一。为了定量化评价钛合金钻杆在页岩气长水平段的延伸钻进能力，基于Hamilton原理建立全尺寸钛合金钻柱动力学模型并采用HHT-α法对模型进行求解；进而以钢制钻杆作为比较对象，分析钛合金钻杆的降摩减阻、抵抗变形和轴向力传递能力及其影响因素。研究结果表明：①钛合金钻杆能够有效减少钻柱摩阻，当钻井液密度为1.30 g/cm3时，?101.6 mm钛合金钻杆的接触摩阻比同规格的钢制钻杆减少18.5%，?127.0 mm钛合金钻杆的接触摩阻比?101.6 mm钢制钻杆减少34.8%；②较之于钢制钻杆，钛合金钻杆更容易发生屈曲变形，但通过调控钛合金钻杆尺寸规格可以缓解屈曲变形，从而降低屈曲导致的局部摩阻增加；③钻井液密度提高，能够明显增强钛合金钻杆的降摩减阻效果。结论认为，轻量化的?127.0 mm钛合金钻杆的降摩减阻能力高于?101.6 mm钛合金钻杆，更高于?101.6 mm钢制钻杆，更加有利于解决长水平段水平井延伸钻进困难的问题。     

基于故障树的套管失效模糊综合评判分析模型

通过对以套管失效为顶事件的套管故障树的定性分析 ,得到了 4 7个可以等效为布尔方程的基本事件。结合现场实际将具有布尔特征的基本事件扩充为多水平的模糊集合 ,在此基础上建立了基于故障树的套管失效模糊综合评判分析模型。模型中扩充后的基本事件不同程度发生时 ,顶事件发生的程度需要通过理论分析和大量现场数据及实验数据的统计分析确定。该模型为套管失效的定量评价开辟了一种新的途径     

石油科学与技术论坛网站发展势头迅猛

由国内多所石油高校的专家、学者共同筹建的石油科学与技术论坛网站(www .petrost.com) ,自2 0 0 4年4月2日正式开通以来,发展势头良好。　　该网站以“科学技术交流”为主题,主要面向:业界高校研究生、高年级本科生,研究所的专家学者、研究人员、,公司、企业的管理者和技术人员及其他相关从业人员等。　　网站主要包括以下栏目:石油天然气工业相关科学技术栏目(“油气地质与勘探”、“钻完井工程”、“油气田开发与开采”、“油气储运工程”、“炼化工程”、“石油机械工程”、“现代通讯工程、自动控制工程”、“CAD/CAE/CFD/VPT/SC…     

含卡瓦作业损伤钻柱的适用性评价研究

针对卡瓦在钻柱表面上留下的作业损伤对钻柱断裂失效有严重影响的问题,提出一套系统的卡瓦作业损伤对钻柱断裂失效影响的评价方法。以卡瓦内悬挂钻柱的受力分析及卡瓦对钻柱损伤的弹塑性力学分析为基础,建立卡瓦对钻柱的损伤模型;基于断裂力学理论,推导卡瓦作业损伤对钻柱断裂失效的评价参数,并且将钻柱的工作载荷、断裂韧性和缺陷尺寸(卡瓦作业损伤)三者紧密的联系起来评价含卡瓦作业损伤钻柱的适用性。根据理论分析,建立适合油田人员参考的含卡瓦作业损伤钻柱失效评价曲线图,并提出含卡瓦作业损伤钻柱的三级评定方法,为油田安全操作提供有效参考。     

PDC钻头切削断面对破岩效率的影响

基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager 准则作为岩石的本构关系,采用剪切失效准则,在验证岩石模型及PDC齿破岩建模方法可行性的基础上,建立了PDC齿切削3种典型断面岩石的三维有限元模型,并针对井底不同围压,研究了切削断面的面积、切削齿的后倾角及侧转角对破岩效率的影响。结果表明：不论何种围压,减小切削断面的面积有利于岩石的破碎,且应多采用宽切削断面进行PDC钻头径向布齿;切削齿后倾角对岩石破碎效率影响大于切削齿的侧转角对岩石破碎效率影响,切削齿最优破岩后倾角在低围压下为5°,在高围压下为20°。     

旋转钻柱与井壁的碰撞摩擦边界问题研究

旋转钻柱与井壁的碰撞摩擦边界是钻柱动力学研究和摩阻扭矩计算的基础研究内容。介绍了6种钻柱与井壁边界问题的研究方法,借助有限单元法中构造形函数的思想,提出了时间历程形函数法,构造钻柱与井壁的动态边界。将构造的动态边界模型融入全井钻柱系统动力有限元模型中,研究了钻柱的动力学特性,根据仿真结果与现场实测数据的对比,验证了该研究方法的正确性和合理性。     

钻杆减阻工具减阻效果计算与分析

通过全井钻柱系统动力学模型和计算软件,以某已实施水平井为例,计算了井口至不同井段的动态摩阻扭矩,根据计算结果初步设计了多种减阻工具安放方案,完成了不同安放方案动态摩阻扭矩的计算与分析,通过分析发现动力学计算方法能较好地反应摩阻扭矩的波动情况;具体井况中减阻工具的安放数量存在一个临界值,并非越多越好;安放位置必须经过对比计算确定,合理的安放位置不仅可以有效降低摩阻,而且可以减少安放工具数量。文中的钻柱系统动力学特性分析技术可以为减阻工具选型及安放位置优化提供有力的支撑。