新型碳纤维连续抽油杆作业机的研制

针对现有碳纤维连续抽油杆起下装置提升遇卡时无法完成作业、不能完全固定使得碳纤维连续抽油杆在井筒内晃动而造成偏磨,上方和下方均无限位造成碳纤维杆夹持不稳或夹持位置不准等问题,研制了新型碳纤维连续抽油杆作业机,并研究形成了碳纤维杆夹持、缠绕排杆及防偏磨刮泥等关键技术。该作业机为两车装结构形式,运移快速,成本低,适用范围广;整机系统集成化程度高,操控性能好,响应速度快,安全快捷;各部件性能符合设计要求,实现了碳纤维连续抽油杆的可靠夹持和整齐排杆。现场应用结果表明:新型碳纤维连续抽油杆作业机运转正常,高速起下、不伤杆、不偏磨;可以降低抽油井能耗,提高抽油效率,具有广阔的应用前景。     

多策略融合的改进樽海鞘群算法

为解决传统樽海鞘群算法(SSA)收敛精度低、难以跳出局部最优等问题,提出了一种多策略融合的改进樽海鞘群算法(ISSA)。首先,提出了一种新的融合中垂线算法收敛策略的追随者位置更新方法,以解决传统SSA追随者位置更新方法的不足;为提升SSA跳出局部最优的能力,提出一种基于中垂线算法收敛策略的自扰动策略。其次,通过分析传统SSA领导者位置更新策略存在的不足,提出了一种新的领导者位置更新策略,并针对SSA的固定种群顺序,提出了以适应度为指标重构樽海鞘群体排列顺序的方法以提升算法性能。最后以仿真实验对ISSA的性能进行了验证,结果表明ISSA解决了SSA收敛精度低和难以跳出局部最优的问题,提升了SSA的收敛速度和稳定性。通过与其他改进SSA的对比实验,证明了ISSA的优越性。     

连续管作业机软管滚筒制动装置设计

为了解决连续管作业机实际运输过程中滚筒在较差路况下出现晃动的问题,在充分考虑滚筒空间有限的情况下,提出了结构简单的液压控制制动装置,并在该制动结构的基础上进行了强度分析和疲劳寿命分析。分析结果显示：在液压缸施加21 kN推力的情况下,未简化的结构最大等效应力为233.5 MPa,经过简化的结构最大等效应力为62.89 MPa,满足选取材料强度的要求。疲劳寿命分析表明,制动结构的疲劳寿命在107次以上,安全性较高。     

井下连续管力学行为分析软件及应用

连续管技术已广泛应用于多种井下作业,但因其在井下受力复杂,经常会出现断裂、卡堵等井下事故。为此,基于不同井眼轨迹中连续管的受力特点,运用现代力学理论及方法,结合其具体的作业工况,开发了井下连续管力学行为分析软件,并运用软件对连续管井下作业进行了实例分析计算。分析结果可用于指导连续管作业施工方案的设计、连续管注入头改进设计以及连续管井下安全性评价等,对于提高作业施工质量,减少作业事故,降低施工成本都具有现实意义。     

许5-1断块沙砾岩地层钻井研究

在沙砾岩地层中钻井难度较大,是因这种地层胶结不好比较松散,在钻井过程,容易产生井壁失稳或大块砾石阻隔等造成蹩钻、卡钻及常出现钻头、钻具等事故;文章通过许5-1断块许5-16井、许5-17井、许5-19井、许5-21井沙砾岩层实钻情况简述沙砾岩地层钻井难点及施工工艺。     

连续管井下作业摩阻计算分析

在综合分析现场3种摩阻计算模型优缺点的基础上,提出软模型是计算连续管作业摩阻的最优模型。根据连续管作业的特点,考虑到井眼轨迹中曲率和方位的变化,建立了连续管单元几何力学模型。分析了连续管单元的受力情况,给出了连续管摩阻的计算模型。进一步探讨了发生屈曲时连续管的受力情况,最终建立了三维井眼中连续管井下作业摩阻计算模型。结合中海油湛江DF1-1气田A1h井数据,对连续管井下作业轴向载荷和注入头载荷进行了预测,为连续管技术的应用提供理论基础。     

φ60.3mm连续管导入装置的研制与应用

针对连续管作业机相关配套工具不齐全,仅靠人力难以将直径50.8 mm以上的大管径连续管导入注入头等问题,研制了φ60.3 mm连续管导入装置。该装置主要由串联于牵引钢丝绳上的卡瓦式连接头、锁紧套、浮动套和导引头等组成,主体与连续管的等径匹配,使得导入装置不需借助外部动力,即可将连续管顺利导入注入头。现场10余次的应用表明,φ60.3 mm连续管导入装置使导入时间从过去的2 h缩短到40 min,操作人员从过去的5人减少到2人。     

连续管注入头检验方法研究

注入头是连续管作业机的核心部件,也是现场统计作业机故障率最高的部件之一。根据注入头的设计指标,需满足驱动轴、被动轴、张紧缸、夹紧缸、防喷盒等动作单元的同轴度、直线度、平面度、平行度等形位公差。为满足设计要求和现场作业需求,提出了注入头检验方法,并根据此方法设计了检验工装。实际应用结果表明,提出的注入头检验方法提高了加工和组装效率,保证了注入头产品质量,有效地降低了连续管作业机的故障率。     

连续管旋转接头密封性能及其影响因素分析

连续管旋转接头可实现高压动密封功能,该结构的密封元件由多个V型橡胶圈构成。连续管旋转接头密封性能不稳定、V型圈寿命低等问题制约了连续管正常作业,易出现重大安全隐患。采用有限元法,研究了V型橡胶圈材料性能、摩擦因数、工作介质压力等参数对密封性能的影响。研究结果表明:V型圈在介质压力作用下能够形成稳定可靠的密封; V型圈密封副的摩擦因数以及材料硬度对密封性能和摩擦磨损性能有显著影响,聚氨酯和丁腈橡胶材料硬度相同,均为85 HA或90 HA。适当降低密封副的摩擦因数,可提高V型橡胶圈的密封性能和摩擦磨损性能; V型橡胶圈在10 MPa以上介质压力作用下变形达到稳定,轴向压缩量在0.9～1.0 mm。研究成果可为连续管旋转接头方案设计提供一定的指导意义。     

LG360/60F车橇式连续管作业机的研制

LG360/60F车橇式连续管作业机是针对青海油田恶劣的自然环境和作业工况而专门研制的,整机底盘车越野能力强,采取不沉式底盘设计,重心较低,运行平稳,可靠性高。车上安装有可液压升降的控制室、下沉式可快换的连续管滚筒、动力及液压源系统及3个软管滚筒;顶吊式橇座,在运输时安装固定注入头、导向器、防喷系统及辅件等部件。它能够在干燥环境和风沙气候条件下连续作业。现场应用情况表明,该作业机在作业中,低速挡最大走管速度达到22m/min,下井深度1 452 m,设备运行与控制正常,达到了设计标准。