机械测斜机构的原理及结构设计仿真

机械式测斜仪是石油钻井工程中使用的一种用于测量井斜的仪器。文章介绍了机械式测斜仪测斜机构的原理和设计计算方法,并进行了结构设计仿真。计算和仿真结果表明,测斜机构阶梯环的角度增量Δβ应为0.2~1.0°,低于0.2,°结构不好实现,高于1.0°,测量精度不能满足实际测斜的需要。     

基于组态技术的天然气水合物实验装置数据采集与处理系统

文章根据冻土区天然气水合物实验装置流程及其功能,设计了基于组态技术的数据采集与处理系统。系统采用泓格模块和RS-485通讯构建数据采集系统硬件,上位机使用力控组态软件对采集的数据进行实时监控与处理。实验表明该系统能够有效、准确的采集数据并在上位机实时监控各点参数,功能齐全且人机界面友好。     

煤粉颗粒在垂直井筒沉降规律试验研究

根据垂直井筒煤粉沉降模型,设计了煤粉沉降试验装置,结合不同颗粒粒径和不同质量浓度下颗粒的沉降规律,利用试验得出的数据拟合出煤粉自由沉降末速公式,将试验给出的拟合公式与理论推导的沉降末速公式对比,修正了理论公式。试验结果表明,煤粉颗粒力学性能差,在垂直井筒沉降过程中易破碎,沉降时粒径会发生变化,使用砂粒的沉降公式进行研究时偏差较大。利用试验拟合的煤粉颗粒沉降公式对理论公式的系数进行了修正,修正后的公式可更好地反映煤粉颗粒在垂直井筒中的沉降规律,为新型排煤粉井下泵的设计提供依据。     

地震载荷作用下长输管线穿越断层应变设计

穿越活动断层的埋地钢质管道在位移载荷作用下易产生较大甚至过量变形,传统的基于应力的设计准则已经不再适用。针对这种情况,基于应变设计方法,利用有限元软件建立了不同穿越断层工况下的管-土耦合模型,研究了地震烈度、断层错距、管径、壁厚、埋深及土壤内摩擦角对穿越管道最大应变值的影响规律,以及各随机变量对管道安全可靠度的影响程度。研究结果表明,地震烈度是地震波作用下穿越断层埋地管道轴向应变最显著的影响因素,埋深和壁厚次之;当地震烈度为Ⅱ度、断层错距为0.7 m时,强震区穿越埋地管道轴向最大拉伸应变值为2.28%,超过了容许拉伸应变。研究成果可为地震载荷作用下穿越活动断层区的长输管道的可靠性设计提供依据。     

节能注水增压泵的研究与应用

针对目前油田注水增压设备能耗高、注水压力不能合理调配等问题,设计了节能注水增压泵。该装置通过机械换向阀来控制活塞左右行程,从而控制装置内部液流流向,通过双作用柱塞增压泵对液流进行增压。通过活塞结构受力分析,将活塞的运动分为2个阶段,第1个阶段为加速阶段,第2个阶段为匀速阶段,计算了活塞运动速度、运动时间和有效功率,利用ANSYS软件对活塞缸和活塞进行有限元仿真计算,证明其结构强度满足要求。在胜利油田对2口高压井进行增压,增压1.5MPa,能够满足注入压力和日配注量要求,完成增注任务;并且低压出口的压力和排量可以满足1~2口低压井的注水要求。     

石油钻柱顶部高频激振解卡耦合响应特性

采用顶部高频激振进行钻柱解卡具有操作简便、高效低成本的优点,但是解卡作业效果受到井下复杂环境的严重影响。将解卡装置和钻柱相结合,并考虑环境因素影响,建立解卡装置-钻柱系统耦合振动模型,据此揭示系统振动响应特性,以及钻井液黏度、卡点深度、井斜角及高频解卡装置的工作参数等因素对卡点处解卡力的影响特性,并结合特定工况确定最佳工作参数范围。研究结果表明:在高频激振解卡作业中,解卡效果的影响因素相互耦合;针对实际作业环境和钻柱结构,通过优化获得最佳的作业参数,可以有效地提高解卡效果。     

桩腿内清淤装置设计与水射流分析

导管架平台拆除过程中,为达到导管架平台桩腿内切割拆除条件,需对桩腿内部进行清淤作业。设计了一套桩腿内水射流清淤装置,并基于淹没射流理论,建立了射流的数学计算模型; 利用流体动力学仿真分析方法,研究了射流压力与射流距离对破岩效果的影响。研究结果表明,淹没环境对水射流有明显的削弱作用; 在淹没环境下,射流压力与喷嘴出口流速呈正相关,水射流流速随射流压力变化明显; 当射流压力一定时,射流在靶面上的滞止压力随射流距离的增加而降低,射流作用面积随射流距离的增大而增大。研究结果可为桩腿内水射流清淤装置设计和使用提供理论依据。     

机械式无线随钻测斜仪结构原理及性能特点

机械式无线随钻测斜仪是一种集机械、电子和钻井液脉冲技术为一体,利用精密机械机构来测量井斜的仪器。其工作原理为:通过精密的测量机构测量井斜,测得的井斜信息由控制机构传递给脉冲信号发生装置,该装置发出的信号通过钻井液以压力脉冲的形式传递给立管上的压力传感器,接收的信号由电子记录仪记录,由记录的脉冲信号读出井斜角。机械式无线随钻测斜仪具有结构简单、操作方便、测量时间短等特点,完全能满足钻井工程中直井测斜的需要。     

大斜度井段低沉没度工况排采泵阀动力学特性

目前对于煤系地层天然气井所配套有杆泵泵阀动力特性的研究,主要是移植和借鉴常规油气井抽油泵泵阀的分析方法,多针对油气井开采较高的沉没度,并没有考虑低沉没度和大斜度工况下的泵阀动力学和水力摩阻等参数的影响,也没有揭示水平井泵阀顺利开启所需要的具体条件。为此,综合考虑低沉没度和大斜度等因素耦合的影响,推导造斜段泵阀随井液运动微分方程组,建立有杆泵井液流经泵阀阀隙水力摩阻数学模型,基于数值模拟的方法研究了水平井泵阀动力学、水力摩阻与临界沉没度。研究结果表明:①低沉没度和大斜度耦合作用下,增大冲程和冲次会提高造斜段泵阀阀球的升程、速度和加速度,缩短加速度趋向平缓所用的时间,并且水平井泵阀开启瞬间阀球会出现短暂的周期性波动;②受弹簧力与阀球重力的双重作用,水平井有杆泵的临界沉没度明显低于直井工况且固定阀球伴随弹簧快速复位,这有利于顺利开启水平井的游动阀球和固定阀球并提高泵效;③增大冲程、冲次和泵径会使水平井有杆泵井液流经泵阀水力摩阻及其临界沉没度变大,并且增大冲程更有利于提高低流速井液入泵流速,但同时也会显著地提高临界沉没度。结论认为,该研究成果对于保障煤系地层天然气井连续稳定排采和提高有杆泵的可靠性都具有重要的参考意义。     

海上平台原油外输系统管道阻力特性分析

基于原油外输系统管道阻力特性分析,建立了管道阻力损失的计算模型,并依据管道中原油流动仿真分析结果制订减小管道阻力损失的有效措施。实例分析结果表明,管道阻力损失对有效汽蚀余量的影响较大,其比值为40%左右,研究外输泵的汽蚀问题时需分析管道阻力特性。管道阻力损失中,滤器等引起的局部阻力损失约占70%,需合理设置滤器进出口压差最大值,必要时可增大流通比。管道中流动原油在阀门两侧发生湍流而弯头处出现漩涡,使得管件引起的局部阻力和能耗损失较大,约占总损失的25%,需尽量减少管件数量,必要时采用全通径阀门。管道中输送原油的沿程阻力损失影响较小,外输量不大时常可忽略。