海洋平台连续起下钻钻机及关键设备研究

针对当前常规海洋自升式钻井平台钻井作业采用间歇起下钻方式存在的起下钻作业时间长、井下复杂情况多等缺点,提出了一种全新概念海洋自升式钻井平台的连续起下钻钻机,完成了连续起下钻作业流程确定、立根长度确定、连续起下钻系统、排管机、集成控制系统等关键技术和设备设计。该钻机配套常规顶驱,通过采用新增连续起下钻系统设备,改进排管机和集成控制系统的方式实现连续起下钻作业,实现在高位进行钻柱提放、管具上卸扣、钻井液收集等功能,最大起下钻速度可达2 160 m/h,与现有钻机相比,能够大幅提高钻井作业效率,降低井下压力波动,技术跨度相对较小,具有较好的可应用实施性。     

不同腐蚀缺陷套管剩余强度预测方法研究

为预测在生产井套管腐蚀后的剩余强度,基于对套管表面腐蚀坑形状的规则化表征,采用有限元法建立了可模拟不同形状腐蚀缺陷的套管力学分析模型,用弹塑性理论进行腐蚀后套管剩余抗内压和抗外挤强度求解。以直径244. 5 mm、P110钢级套管为例,对圆球、椭球和矩体等3种形状、不同几何尺寸腐蚀坑的套管剩余强度进行规律性研究,给出了套管腐蚀后剩余强度预测流程,并成功应用于海外M油田在生产井。研究结果表明:腐蚀坑深度比是影响套管剩余强度的主要因素,随着腐蚀坑深度比的增加,套管剩余强度近似呈线性或6次多项式规律性下降趋势;当腐蚀坑投影面积相同时,矩体形坑腐蚀对套管剩余强度的影响最严重,椭球形腐蚀坑次之,圆球形腐蚀坑影响程度最低;对于相同的腐蚀形状及尺寸,腐蚀坑个数对套管剩余强度影响较小,但套管损坏或屈服的危险点增加。研究结果可为套管腐蚀后油气井的完整性及再利用评估提供有效手段。     

自升式钻井平台桩腿入泥深度计算研究

开展了桩腿与海底土相互作用分析,提出了自升式钻井平台桩腿承载力计算模型,该模型考虑了插桩速度、桩靴上覆土压力、群桩效应等因素的影响.现场应用表明,本文提出的自升式钻井平台桩腿承载力计算模型在预测桩腿入泥深度时具有非常高的准确度,相对误差在10％以内.     

直接金属沉积成形工艺的RP软件研究

直接金属沉积（DMD）快速成形是快速制造的一种新工艺，其原理与传统的快速成形工艺（如分层实体制造SSM，熔融挤压成形MEM，立体光刻SLA等）相同。所介绍的直接金属沉积成形工艺是在CAD模型直接驱动下，由高功率激光熔化同轴输送的金属粉末，层层扫描熔化堆积，直接形成致密的金属零件，该直接金属成形系统包括数控系统，激光系统，同轴送粉系统，RP数据处理软件系统，控制软件系统等，重点针对高功率激光同轴送粉的真空金属沉积成形工艺，研究相应的控制软件开发和数据处理软件的改进。     

阶梯金刚石钻头合理结构及其破岩过程的研究

本文用平面光弹方法,对阶梯金刚石钻头切削刃下岩石的应力进行分析.结果表明,钻头在脆性岩石中,存在以拉应力为主的破岩方式.用电测法测量了阶梯金刚石钻头在钻进过程中各阶梯切削刃上的载荷.测量结果说明,钻头各切削刃上的载荷分布是不均匀的,与钻头外型和结构有关,对阶梯金刚石钻头的合理结构进行的研究表明:阶梯的宽和高,以及它们之间的比值是影响阶梯金刚石钻头破岩效率的主要因素.     

海上完井作业管柱三维力学分析

针对海上油田完井管柱作业轴向力和扭矩控制困难的问题,本文建立了完井管柱三维力学分析计算模型,利用完井管柱三维力学分析模型对完井作业过程中整个管柱载荷进行了计算,计算结果能够为打完井作业合理的大钩和扭矩参数选择提供理论参考,为井下安全施工提供技术保证,减少作业过程中管柱断裂、脱扣等复杂事故的发生,进一步提高作业效率,降低工程成本。