基于微环境的南京明城墙定淮门段病害机理分析

明城墙历经沧桑,原本巍峨的墙体已经满目疮痍,而城墙周边的微环境却是造成这种病害的重要因素,有必要探讨南京明城墙预防性保护与其所处的微环境的关联性。文章通过对南京现存25公里的城墙进行测绘研究,选取病害典型段进行实验和分析,总结出一般性的城墙病害特征及分布规律,在此基础上得出微环境与城墙病害的关系,并据此提出相应的保护措施。     

四单根立柱超深井钻机井架液压辅助起升机理

ZJ90/6750DB-S四单根立柱超深井钻机的井架是国内最高的K型井架,超高重载特性使得其起升难度非常大;同时钻机的自动化升级改造,配套多套自动化装备,进一步增加了井架的重力、起升重力矩和难度。为更好地解决四单根立柱钻机井架起升难题,利用有限元方法开展了井架起升载荷及井架起升强度计算分析,在不改变井架主体结构尺寸的前提下,提出了通过增大初始起升角度来降低井架最大起升载荷的方案,并成功研制了液压高支架以辅助井架起升。现场应用情况表明:液压高支架辅助井架起升安全可靠,解决了升级后四单根立柱钻机重载超高井架的安全起升难题。研究结果为超高重载井架的起升作业提供了重要的理论和实践支撑。     

影响紧套光纤剥离性的因素

紧套光纤的剥离性是其应用过程的重要特性,它主要影响紧套光纤的安装效率以及剥离后穿陶瓷插芯的合格率,本文从紧套光纤的一次被覆材料及被覆工艺着手,分析了影响紧套光纤剥离性的因素,给出了改善剥离性的建议。     

四单根立柱钻机井架动力学分析

塔里木油田山前地区地层复杂,井深普遍在7 000 m以上,起下钻频繁,因起下钻造成的波动压力而导致的井下复杂事故也明显增加,致使建井周期和费用大幅度增加,为此研制了9 000 m四单根立柱超深井钻机。首先用三维设计软件对四单根立柱钻机井架进行实体建模,然后应用ANSYS对井架进行动力学分析,主要包括模态分析、谐响应和瞬态响应等。分析结果表明,天车、二层台和辅助二层台位置在前开口方向上的位移大于在井架两侧方向上的位移,需要注意井架在低频段的前倾变形;人字架处的各向位移很小,说明人字架在钻井过程中不会产生较大的受迫振动。在瞬态冲击载荷的作用下,二层台的响应位移最大,响应时间最长,需加强支撑。动力学分析为四单根立柱钻机井架的优化设计、强度校核和安全性评定提供了依据。     

基于ISVD-GMM的绞车故障预警方法探索

针对绞车受基座晃动、横向风载及起放钻具外部冲击等影响,故障信号噪声成分复杂,难以实现准确故障预警的问题。提出了基于迭代奇异值分解(Iterative Singular Value Decomposition,ISVD)和高斯混合模型(Gauss mixture model,GMM)的绞车故障预警方法。采用ISVD分解原始信号并提取故障信号的有效成分;通过小波包变换(Wavelet Packet Transform,WPT)重构信号增强微弱故障信号成分;利用GMM方法建立统计分布,结合KL距离进行故障预警。最后通过实验验证了基于ISVD-GMM的绞车故障预警方法的有效性。     

自动化与智能化钻井技术应用综述

智能化钻井技术是在自动化钻井技术的基础上发展起来的,自动化和智能化钻井技术既相互关联,又有各自的特点。在分析自动化和智能化钻井技术所采用的新技术的同时,详细介绍了地面自动化钻井技术和井下自动化钻井技术各个子系统工作流程和所包含的基本内容,所起的作用,阐述了钻台机器人、钻井可视化,人工智能、在线建模和虚拟现实在智能化钻井技术中的应用。通过对比分析得出,自动化装备在未来的钻井技术发展中是智能化钻井技术的执行机构,而智能化具有自我学习能力,是整个钻井技术的大脑,侧重于分析决策。     

超深井钻机创新技术及其发展趋势

针对塔里木盆地等复杂的地质结构区域,研发了适用于超深复杂井的8 000 m钻机和四单根立柱9000 m超深井钻机,对钻机关键部件进行了创新设计,对高承载井架和底座进行了优化,全新设计了采用压实股钢丝绳的一体化单轴绞车。采用了转矩和承载能力更大的转盘及其驱动装置、大功率高压钻井泵、智能化顶驱和兼容性强的顶驱下套管装置等。现场应用表明,相比于常规8 000、9 000 m钻机,设备成本可降低20%左右,钻井生产运行费用降低37%,而9 000 m四单根立柱钻机可降低起下钻作业时间20%以上,并在一定程度上规避了常规钻机在复杂地层压力控制难的问题。阐述了超深井钻机的优势和亟待解决的问题。     

四单根立柱超深井钻机井架起升

ZJ90/6750DB-S型四单根立柱超深井钻机井架高度高、起升重力矩大,起升难度大。采用理论公式法和有限元法分别计算井架起升载荷,相互验证2种方法的计算结果,确保计算的可靠性。对风载耦合下井架的起升强度进行有限元分析,确保井架起升强度满足设计规范要求。现场应用中,实际测得的井架起升过程中最大大钩载荷以及井架最大应力与计算结果相近,井架实现安全起升,验证了计算的准确性。解决了超高、重载井架的安全起升问题。     

多适用性管柱自动化上下钻台装置设计研究

常规的动力猫道仅针对一种特定高度钻台,无法满足多种不同类型钻台的需求,而且自动化程度较低。设计了一种新型管柱自动化上下钻台装置,可适用于多种不同高度和类型的钻台,其自身和移运管柱的重力施加在其底座上而非钻台面上,实现了管柱上下钻台作业的全自动化。该装置主要包括可伸缩底座、第一输送单元、第二输送单元、支架总成等部件,无需与钻机底座连接,可自动调节管柱进入钻台面的角度,保护管柱接头。另外,还集成了提升大钩,可在地面和钻台之间搬运套管钳、稳定器、接头等工具。该装置的应用将会降低工人劳动强度,提高管柱上下钻台的效率和安全性。     

基于光纤传感的井架和底座承载力监测系统

井架和底座作为石油钻机系统中的重要设备,其承载能力直接影响着油田钻井生产的安全和效益。由于恶劣环境影响,钻机井架和底座会出现腐蚀、磨损以及载荷增加等问题,因此有必要将井架、底座承载能力与安全评估技术联系起来,以保证钻机生产作业的安全性。因此,本文重点对钻机井架及底座的承载能力开展安全评估技术研究。首先采用有限元仿真找出井架和底座的起升工况下的最大应力监测位置,进而利用光纤光栅监测技术,对钻机关键结构件井架和底座的起升、下放和作业工况的关键受力截面进行应变监测,防止超设计能力作业和意外情况出现。试验结果证明,钻机井架和底座的应变测量值与外力载荷呈线性关系,拟合程度分别是99.48%和99.85%,本系统可以对井架和底座的应变进行监测,实现了钻井装备的承载力监测事前预警、事后支持,更安全地保障油气资源勘探开发。