智能钻井电缆信号传输的研究现状及难点

目前，钻井中井下检测信号的传输主要运用泥浆脉冲、电磁波等方式。随着井深的增加、复杂结构井和欠平衡井的增多以及对传输速度要求的提高，电缆信号传输必然是今后智能钻井的发展方向。通过对半个多世纪来各类电缆信号传输的设计进行归类，详细介绍了其设计原理，提出了电缆信号传输设计的基本要求与难点。     

旋转导向钻井技术发展现状及展望

旋转导向钻井技术是现代导向钻井技术的发展方向。为了适应国内旋转导向钻井技术发展的需要,在简要叙述了滑动导向钻井的缺点和不足的基础上,对旋转导向钻井技术进行了系统归纳。特别是详细地对信号传输方式、信号测量系统和导向机构的技术发展现状进行了系统分析,最后提出了旋转导向钻井技术的技术难点和攻关方向。     

PDC钻头在复杂运动条件下的切削量和工作区域分析

介绍计算机数字仿真技术在复杂运动条件下PDC钻头切削量计算和工作区域分析中的应用。阐述由虚拟的钻头、井底和井壁构成的仿真系统的建模方法以及仿真流程的原理。由于仿真模型中允许钻头作横向运动和摆动,所以虚拟钻头的运动条件与PDC钻头实际的运动条件非常接近,可以通过参数的调整模拟钻头在井底的各种复杂运动。该仿真系统突破了传统的理论分析方法中对钻头运动条件的限制和对钻头切削结构方案的限制,分析结果的科学性和可信度显著提高。     

基于动力及信号传输钻杆平台的智能化动力钻井技术

全球能源需求在逐年增多,开采难度不断增大,现有技术已不能满足当今钻井技术的需要,智能化钻井系统成为当今钻井工业发展的必然要求。相对于国外智能化钻井技术的发展,国内显得十分滞后。在详细介绍动力及信号传输钻杆技术研究背景的基础上,系统地阐述了＂智能化动力钻井＂和＂动力及信号传输钻杆＂的内涵,并总结了智能钻井的优点及亟待解决的问题。     

基于AHP的水下采油树海试模糊综合评价

水下采油树是水下生产系统的核心设备,其性能和安全关系到整个水下油气生产的效率和安全。通过研究水下采油树海试过程,结合其结构及功能,利用层次分析法(Analytic Hierachy Process,AHP)从运输吊装性、安装回收性、功能性和ROV操作性4个方面构建水下采油树海试评价指标体系;再利用比较法和标度法构建相应指标的比较判断矩阵并计算各指标的权重向量;最后利用模糊综合分析方法,对水下采油树系统各评价指标进行量化分析,从而获得其综合性能及分项性能,定量评判水下采油树。研究结果对水下采油树海试数据采集及定量评价水下采油树性能具有指导意义,评价结果可为水下采油树海试后的优化改进提供参考依据。     

智能钻井电缆传输电接头设计

在钻井的各种信号传输中,电缆传输有着固有的优点,是未来智能钻井信号传输的发展方向。在电缆传输中,要求钻杆公母接头旋紧时能自动实现电缆电路相通,而要实现这一功能必须在每根电缆的端点连接一个特殊设计的电接头。在分析研究了国外各种电接头设计的基础上,根据电接头工作状态和环境,重新设计出一种新型电接头。该电接头采用了圆柱压缩螺旋弹簧结构,延长了其寿命、降低了接触电阻,增强了密封性能;在密封件端部采用了唇形结构,使电接头具有自洁功能;充分利用钻杆公母接头连接处空间,降低了钻井液循环能耗。具有结构简单、密封性能好、自动补偿、自洁、吸振及抗扭等功能,且对钻杆接头类型、钻井工艺参数都无任何特殊要求。该电接头的设计对电缆传输技术的发展起到了一定的推动作用。     

PDC钻头在复杂运动条件下钻进过程仿真

在钻井中，钻头设计的优劣以及钻头的选型对提高钻井速度和降低钻井成本都起着非常重要的作用，而切削齿的切削力是评价钻头设计以及钻头选型是否合理的重要依据。因此，有必要对钻头在复杂工作条件下的受力进行分析、预测。文章利用计算机数字仿真技术，计算PDC钻头在复杂运动条件下的切削量，来预测切削齿可能的磨损区域。该仿真系统突破了传统的理论分析方法对钻头运动条件的限制和对钻头切削结构方案的限制，其分析结果的科学性和可信度具有显著提高。     

大变温工况下电接触件的力学特性与接触性能分析

为提高电钻杆用冠簧式接触件在大变温钻井工况下的电接触性能,对接触件展开了力学特性和电接触性能研究。基于静力学和热力耦合有限元分析方法,通过分析簧片挠度与接触压力、插入力与插针插入深度的关系,研究了大变温工况下不同装配间隙接触件的插入力、接触压力、接触面积变化规律。研究结果表明：接触压力随挠度增大而增大,增幅逐渐减小,插入力随插入深度先增大后减小最后趋于稳定;温升导致接触件接触压力、接触面积减小,降低了电接触性能,当装配间隙为0.07 mm≤δ≤0.2 mm时对电接触性能的影响程度较小;综合考虑150 ℃下的接触压力、接触面积和最大等效塑性应变,冠簧式接触件最优装配间隙为0.07 mm。该研究结果可为电钻杆用冠簧式接触件的结构设计及优化提供参考。     

智能钻柱关键密封技术研究

为解决目前电动钻井智能钻柱电传输安全技术问题,针对智能钻柱上卸扣自动密封与核心件高压泄漏等问题,根据使用环境与工艺要求,选取出一种适用于智能钻柱的核心件旋转动/静密封结构,通过对初始压缩率、介质压力、插针和插座旋转壳体旋转速度等影响密封性能的主要因素进行有限元分析,进一步完善、提高了密封结构旋转密封性能。最后,通过试验测试验证了其合理性与使用效果。结果表明:初始压缩率为17%时密封圈的密封性能较好,因双三角滑环起到挡圈作用致使该密封结构能够耐住10 MPa高压,插针旋转壳体或插座旋转壳体旋转速度在2 rad/s以下密封性能最好。选用带三角滑环的O型圈组合密封并优选该密封结构相关参数,有效地解决了智能钻柱关键密封问题,从而确保电动钻具的电信号和动力能够高效快速的传输,进一步推动了智能钻柱的发展。     

浅水测试场测试用液压动力单元模块化设计

随着国内外油气资源开采迈向深水,水下生产装备的使用量剧增。国内无论作为水下生产装备集成商还是制造商,都需要建立测试系统,以对水下生产装备的液压控制系统进行测试。测试时采用液压动力单元为测试系统提供液压液。针对浅水测试和出厂验收测试所用的液压动力单元(THPU),在系统分析THPU的测试原理、被测设备的测试需求和相关标准要求的基础上,明确了THPU的功能要求,并完成了THPU液压系统原理图设计与THPU装置模块化设计。THPU设计满足浅水测试场水下生产装备的测试需求。