有杆抽油系统诊断方法研究与应用

以有杆抽油系统动力学行为分析为基础,将基础理论研究和应用技术有机地结合起来,建立了考虑悬挂系统弹性的直井和定向井有杆抽油系统诊断模型,研究了基于B/S(Brower/Server)模式的有杆抽油系统故障诊断方法,利用Internet技术和Web技术开发了相应的软件系统, 通过浏览器即可实现对有杆抽油系统快速、准确的故障诊断,并给出了诊断算例,诊断结果验证了该系统的有效性.基于B/S模式的有杆抽油系统故障诊断对避免井下作业的盲目性,提高系统效率,降低采油成本,实现油田企业信息化和提高油井的科学管理水平具有重要意义.     

钻井机器人的连续油管钻压和钻速控制模型

连续油管钻井机器人利用机身内外的钻井液压力差作为动力源，可在牵引连续油管的同时加载钻压。以钻井机器人为基础，建立连续油管钻柱动力学模型，并推导出通过钻井液排量控制钻压和钻速的单参数控制数学模型；对钻井机器人引入调速回路，建立具有调速功能的钻柱动力学模型；在溢流阀调定压力大于机身内外压差时，推导出利用钻井液排量和节流阀流通面积两种参数控制钻压、钻速的数学模型，在溢流阀调定压力小于机身内外压差时，推导出利用钻井液排量、节流阀流通面积和溢流阀调定压力3种参数控制钻压、钻速的数学模型；以11.43 cm（4.5英寸）井眼为例，对上述3种数学模型进行了分析。分析结果表明：钻压、钻速随钻井液排量的增加基本呈线性增加，在钻井液排量大于0.005 m³/s时，钻井机器人能够向前爬行，在钻井液排量大于0.005 7 m³/s时，钻头能够正常钻进；调节节流阀流通面积和溢流阀调定压力，可以在一定范围内无级调钻压和钻速；3种控制方法相结合，可以实现小排量、大钻压，及大排量、小钻压等钻井参数的控制。以控制模型为基础，针对不同井下工况建立钻进工艺的专家数据库，以钻井机器人为"大脑"，结合井下随钻测量数据就能够实现闭环控制，自动钻进。     

修井作业专家系统开发研究

随着油井开采时间的延长,油井事故逐年增加,油田修井任务繁重,修井技术人员匮乏,修井专家紧缺,修井数据管理不规范,迫切需要一套易操作的完善的融合了先进的修井经验和知识的“修井作业咨询系统”,以有效解决目前修井工作中存在的技术和管理问题,给油田修井作业提供可靠的技术依据。将专家系统与修井作业相结合,完成了修井作业专家系统的开发工作。从知识库的建立,知识获取,推理机制的实现等方面介绍了修井作业专家系统的开发过程。该系统的研制成功将为修井作业技术人员提供“专家”的意见,必将提高修井成功率、修井效率和技术人员的水平。     

固态流化采掘海洋天然气水合物藏破碎参数的优化设计

选取合理的采掘破碎工艺参数和喷嘴结构参数,是实现海洋天然气水合物(以下简称水合物)藏固态流化商业化采掘的关键之一。为了分析实际工程中影响水合物射流破碎效率的因素,依托室内实验和中国南海北部荔湾3站位现场试采取得的数据,以产气量12×10~4 m~3/d作为水合物商业开采目标,采用k—ε湍流模型开展了不同喷嘴直径、泵压等参数情况的仿真模拟分析。研究结果表明:(1)确定了水合物射流破碎临界速度为24 m/s时的喷嘴直径、泵压、排量关系曲线;(2)满足商业开采的单日水合物沉积物采掘量的破碎速度为2.48 m~3/min,其所对应的射流破碎孔径为800mm;(3)在喷嘴直径确定的情况下,直接提升射流排量和泵压会对工艺流程中其他零部件造成一定的损害。结论认为,所优选出的海洋非成岩水合物藏固态流化商业化采掘破碎的设计参数,为固态流化开采水合物破碎参数的优化设计提供了帮助。     

抽油机双圆弧齿轮减速器的优化设计

通过采用约束随机优化方法完成了抽油机减速系统在9个设计变量、25个约束条件下的优化设计,获得了其最佳设计方案,进一步证明了在抽油机减速器中采用双圆弧齿轮传动的优越性。     

P-RE复合超细组织耐候钢的理论与技术

深入研究了P、RE、晶粒细化和组织类型等因素对钢铁材料耐大气腐蚀性能的影响规律和作用原理。研究发现,P改善耐大气腐蚀性能显著,也可有效提高钢的强度,由较高的P含量所导致的钢铁材料的冷脆问题可通过晶粒细化或超细化控制而显著改善;RE可显著改善钢铁材料的耐大气腐蚀性能,其主要作用机理是：在钢中形成的RE化合物、RE/Fe金属间化合物和固溶稀土等在腐蚀薄液膜中水解,并在pH值较高的阴极沉淀,从而起到缓蚀作用;晶粒细化有益于提高钢铁材料的耐大气腐蚀性能。通过集成上述3项技术,开发了新型的P-RE复合合金化超细组织经济型耐候钢。所开发的新材料成本优势明显,强韧性高,耐大气腐蚀性能可接近Cor-ten B钢水平。     

Ti、N含量对焊接粗晶区晶粒尺寸及韧性的影响

利用焊接热模拟方法及析出相形貌观察,研究了不同Ti、N含量的高Nb管线钢焊接粗晶区的奥氏体晶粒尺寸及其分布规律、析出相对奥氏体晶粒尺寸及冲击韧性的影响.结果表明:焊接热影响区(HAZ)析出相粒子为富Ti的TixNb1-x(CyN1-y)复合粒子,其尺寸大多数在100 nm以下.分析认为高铌钢中Ti含量应控制在0.010%～0.015%间(Ti/N值在2～3间),该范围内奥氏体晶粒尺寸能被有效钉扎,冲击韧性值显著提高.     

X90管线钢的组织和性能特征

借助金相电镜、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电镜(TEM)系统研究了第三代X90多相组织管线钢的显微组织和性能,并对试制的X90管线钢板/管各项性能进行了统计分析。结果表明:复合添加Nb、Mo、Ti微量合金元素,配合轧制和多相组织调控工艺可以生产出细化的"软硬相"匹配良好的铁素体、贝氏体、M-A岛等多相多尺度混合组织,组织中"软硬相"比例约为3∶2;所开发的多相组织X90管线钢晶粒度达到12级,大角度晶界达到80%,屈强比在0.85以下,均匀伸长率在7.5%以上;经过试制管后,钢板/钢管性能变化稳定,成形性能优异,焊接性能良好,实现了第三代X90管线钢的工程应用。     

井下封隔器及其零件工作行为仿真研究

采用有限元和计算机仿真相结合的方法,从系统的角度出发,建立了封隔器系统线性及非线性接触有限元分析模型和仿真模型。在此基础上,利用模块化编程的思想开发了封隔器工作行为仿真分析软件,利用这种软件可对不同工况下封隔器零件的工作行为进行仿真分析。以Y341—148型封隔器为例,采用分析软件对封隔器零件应力和位移等参数进行仿真分析,经验证,仿真计算的封隔器各零件应力等参数变化规律与实测结果基本相同,符合仿真计算精度要求。     

地层岩石抗钻特性横向分布规律

地层岩石力学强度分析（含纵向、横向变化规律分析）是石油勘探与开发领域的重要研究方向,对于认识地下圈闭构造、掌握油气生成和运移环境、制定合理油气资源钻采方案等具有重要意义。首先,采集了中国大港油田歧口凹陷东营组、沙河街组地层共27块岩心,测定了抗压强度、可钻性级值等数据,并与对应的测井资料数据开展了相关性研究,建立了分析计算函数;其次,切分各函数不同的相关性系数作为影响权重,再复合于各因素（测井参数）独立的影响规律函数,从而建立对地层岩石强度分析、预测的多因素综合评价函数;最后,将地层岩石强度横向变化规律抽象为一个曲面拟合问题,采用三次曲面幂基函数拟合法建立了映射关系函数,从而形成一种分析地层岩石强度横向变化规律的新方法。研究成果可用于钻井设计中对指定井位、井身轨迹下的地层纵向、横向岩石力学强度及可钻性级值等的分析预测;更可为钻井工程中钻头选型与个性化设计、井壁稳定性评价等提供重要参考依据。