同向啮合型双螺杆反应器三维流场数值模拟

利用计算流体力学方法,以抚顺石化公司化塑厂在役双螺杆反应器熔体输送段为研究对象,对聚乙烯熔体在同向啮合型双螺杆反应器中的流动进行了三维等温非牛顿流场分析,求出了速度场、压力场、粘度场的基本规律以及螺杆特性曲线.结果表明,聚乙烯熔体在同向啮合型双螺杆反应器中得到了充分的混合.     

锥形PDC齿和常规PDC齿混合切削破岩试验研究

混合布齿PDC钻头在油田现场取得了较好的提速和进尺效果，但其设计过多依赖于设计者的经验，缺乏理论依据和室内试验数据支撑。为了优选锥形PDC齿与常规PDC齿混合布齿参数，进一步提高混合布齿PDC钻头在硬岩地层中的钻进性能，针对花岗岩地层设计并开展了锥形齿和常规齿混合切削试验，探究了同轨道切削顺序、切削齿高差和异轨道锥形齿间距、切削齿高差对破岩效果的影响规律。研究结果表明：对于同轨道混合切削，采用先锥形齿后常规齿的切削顺序可以使锥形齿和常规齿的破岩效率都达到最佳，获得最佳的整体破岩效果；对于异轨道混合切削，随着锥形齿间距的增加，切削力和破岩比能先减小后增大，而破岩体积先增大后减小；当锥形齿间距为18 mm时，切削力和破岩比能同时达到最小值，分别为4 252 N和108 MPa,最优锥形齿间距为18 mm。所得结论可为适用于硬岩地层钻进的混合布齿PDC钻头设计提供指导。     

GK型静态混合元件的流体力学和强化传热性能研究

提出了一种新的GK型静态混合元件。以空气为实验介质,在雷诺数4000～20000内对GK型静态混合元件的流体阻力和强化传热性能进行了试验研究,并将其与Kenics静态混合元件进行了试验对比。在试验范围内,GK型静态混合元件的传热膜系数约是Kenics静态混合元件的0．861～0．990倍,但其流体阻力仅是Kenics静态混合元件的0．475～0．486倍,表明GK型静态混合元件的综合性能优于Kenics静态混合元件。     

PDC钻头混合布齿参数对破岩的影响研究

为优化混合布齿PDC钻头切削结构,提高破岩效率,采用自主设计的试验装置,开展了常规PDC齿与锥形PDC齿混合异轨布齿间距和布齿高度差对破岩效率影响规律的试验和数值模拟研究。研究结果表明:锥形PDC齿的预破碎使岩石切痕间的"凸脊"产生损伤,越接近根部损伤越严重,且随着锥形PDC齿布齿间距的减小,损伤对"凸脊"的影响也越严重;在"凸脊"损伤严重的区域容易形成裂纹,裂纹的拓展使"凸脊"岩石产生体积破碎,形成破碎坑,从而使整个破岩过程的均值切削载荷变小,效率提高;合理的混合布齿间距和布齿高度差更有助于"凸脊"岩石产生体积破碎,可以有效降低常规PDC齿破碎岩石的机械比功、提高混合布齿PDC钻头的破岩效率。研究结果对混合布齿PDC钻头切削结构和布齿的优化设计具有重要的指导意义。     

脊形金刚石元件钻头技术研究与应用

针对圆柱形PDC切削齿易热磨损、撞击损坏、形成泥包及锥形切削齿需要较大钻压的问题,研究了脊形金刚石元件钻头技术。该技术将Axe*脊形金刚石元件集成到PDC钻头上,当Axe*脊形金刚石元件与岩石接触时,脊形金刚石层施加集中载荷在尖端周围,其产生的应力远大于传统PDC切削齿产生的应力,不仅剪切而且压碎岩石,脊形金刚石层周围的钻井液易于接近并冷却切削齿,从而延长切削齿寿命。现场应用结果表明:与传统PDC切削齿钻头相比,AxeBlade*钻头的使用寿命大大延长,可提高单只钻头的钻进进尺和机械钻速,减少起下钻更换钻头次数,缩短钻机运行时间,显著提高钻井效率。最后提出以下发展建议:充分利用脊形金刚石元件的超耐磨性、岩屑分散性和散热性,研发适合某一特定地层岩石的个性化钻头;开展脊形金刚石元件PDC钻头的研发,以适应超硬和超研磨性地层。研究结果可为深水钻井、超深井钻井和干热岩钻井奠定一定的技术基础。     

冶金烧结强化盘式钻头齿圈的试验研究

在分析盘式钻头齿圈失效机理的基础上,提出了齿圈表面堆焊耐磨合金强化和镶嵌硬质合金齿圈强化两种方法。通过试验研究和对比分析,确定了采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈强化盘式钻头。进一步的试验研究表明:采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈,其结合情况非常好;硬质合金齿圈的硬度、耐磨料磨损的能力和耐冲击磨料磨损的能力在烧结后都有进一步的提高,说明采用冶金混合烧结固齿法镶嵌硬质合金齿圈来强化盘式钻头齿圈是可行的。     

含静态混合元件管内流体速度测量与实验系统

为了研究含静态混合元件炉管中流体边界层被破坏的行为规律 ,设计了 2种实验系统和测量方法。对模拟状态下流体的速度场进行测量与显示 ,所获得的结果可用于直观比较 ,也可为数值研究和工业应用提供可信度高的参照依据。由流体实验得出结论 :(1)静态混合元件对流体的扰动可用 7孔探针测量方法测量 ,测量结果可用于直观比较和定性分析 ;(2 )PIV方法也可用于静态混合元件扰动流场的测量 ,但受圆形管子光折射率的限制 ,用于管外近距离处测量 ,可获得管截面的速度分布。     

混合钻头井底齿坑建模仿真及布齿优化

针对混合钻头的切削结构轮廓图进行布齿设计存在的局限性,提出了一种在UG建模环境下绘制混合钻头井底齿坑模型图的方法。齿坑模型以三维模型的形式展示混合钻头切削结构的径向匹配、周向匹配、布齿密度、切削齿匹配以及相对高度等信息。采用C++语言进行UG的二次开发,可实现快速导入模型、齿坑模型图的自动绘制和模型保存等功能。该方法能够给混合钻头布齿设计提供参考,缩短布齿优化设计时间和混合钻头设计研发周期。实例应用结果表明,参考齿坑模型图可直观地观察混合钻头切削结构的复合匹配关系,从而对混合钻头进行高效的布齿优化设计。研究结果可为混合钻头布齿设计提供指导。     

PDC钻头混合布齿切削试验装置

现有PDC钻头单齿试验装置对单齿切削角度等参数的调整很不方便,需要进行多组刀具的频繁更换,不适用于多切削齿在交叉或重叠组合下的混合切削特性及破岩机理的试验研究。为此,设计了PDC钻头混合布齿切削试验装置。该装置通过特殊的混合布齿组合结构设计,能实现不同PDC齿在不同切削参数下的混合布齿组合,具备PDC混合布齿切削试验能力。试验结果表明:该试验装置可以方便地实现对PDC齿后倾角、切削深度、多切削齿布齿方式及组合等切削结构和参数进行调节,从而实现对不同切削齿在不同组合及布齿参数下切削规律和破岩机理的研究。研究结果为进行有针对性和适应性的PDC钻头切削结构和布齿优化设计奠定了试验基础。     

D432和D633型PDC钻头的研制与应用

针对大庆油田英51区块下部地层较硬、研磨性强、钻头磨损严重的问题,根据PDC钻头在该区块的具体使用情况,采用先进的PDC钻头设计分析软件设计了新型D432和D633钻头,并采用复合片优选、不对称刀翼布置、辅助切削齿和TSP元件布置等技术,使新型D432和D633钻头机械钻速提高25%以上,减少钻头用量,缩短钻井周期,从而降低了钻井成本。