随钻测量中井下大功率发电技术的研究与试验

随着随钻测量和井下导向控制技术的发展,随钻测量仪器和控制工具的功能越来越强,作为井下主流电源的电池已难于满足随钻测量仪器和控制工具对电力的需求。研究分析发现,用大功率发电机作井下电源是解决电力供给的较好方法。介绍了一种可匹配EM-MWD或其它随钻测量仪器和控制工具的井下大功率涡轮发电机。该发电机由发电机本体、涡轮驱动器和无接触传动机构3部分组成,在钻井液排量大于22 L/s、额定输出电流为5 A时,设计输出功率大于600 W。在全排量的试验中,当排量在28 L/s时输出功率达到了1 100 W。试验结果表明,该发电机达到了设计的要求。根据试验中采集的数据,分析了该发电机实际的工作特性。     

导电硅橡胶的研究

研究了导电炭黑的品种、用量、并用和硅烷偶联剂对炭黑表面预处理等因素对硅橡胶硫化胶导电性能、力学性能等方面的影响。研究结果表明,华光特ＨＧ４型导电炭黑的导电性能优于乙炔炭黑,采用华光特ＨＧ４型导电炭黑和乙炔炭黑并用,并对其表面进行预处理,可制得综合性能良好的导电硅橡胶。     

气体钻井发电机涡轮设计与性能试验

近年,电磁波和微波随钻测量传输技术被应用于气体钻井井眼轨迹的测量与控制,但由于电池供电功率较低,无法满足大于3 000 m井深的随钻测控需求,井下发电机技术可有效提高传输功率,只是气体密度低且可压缩,涡轮和导轮构成的常规组件无法驱动井下发电机正常运转。文章在研究了二维流场中涡轮叶片的速度矢量三角形基础上,结合气体钻井工况分析了涡轮的输出转速、扭矩关系,提出借助行星轮机构提高涡轮输出抗扭特性的设计思路,设计出适用于气体钻井的井下发电机驱动涡轮,使发电机在负载改变时依然可维持稳定输出,并运用计算流体动力学软件(CFD)对涡轮进行全三维流场仿真模拟,通过测试装置验证了发电机的输出效果。结果表明：发电机稳态输出功率可达500 W,满足气体钻井随钻测量传输电磁波和微波传输的大功率需求。     

随钻电磁波电阻率测量系统

随钻电磁波电阻率测井是钻井实时进行地层对比和评价最为有效的手段之一,它克服了常规电缆测井不能钻井实时获取测井信息的缺点,实现了对原状地层电阻率的高分辨率测量,是目前国内测井领域研究热点之一。随钻电磁波电阻率测量系统,由4发双收电磁波发射接收天线单元、硬件电路单元和嵌入式信号处理软件3部分组成,其以相位差检测方法为核心技术。其能真实准确的测量地层电阻率数据,能够测量冲洗带、过渡带及原状地层各个区域,为钻井地质导向提供了可靠的技术保障。     

随钻中子地层孔隙度测量装置设计

传统碾米机靠操作员视觉感官来判断碾米性能,不能实现碾米机的智能自检,其识别精准度差。针对传统碾米机识别精度和智能化程度低等问题,设计了光电监测碾米机性能的在线监测系统,提出了以一种低廉价格芯片STC89C52为微处理器,以硅光电池作为光电传感器对物料品质进行信号采集。工作过程中能周期性计算碾米机碾米性能,根据其效率为碾米机的转速、碾白间隙、进出口流量等提供调整策略。经试验分析,该系统识别准确率可达99.5%以上,同时也为粮食品质检测的数字化、智能化提供了一种新方法。