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。     

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。     

煤层气欠平衡钻井无线多参数监测系统设计

针对煤层气欠平衡钻井作业的现场特点,设计了一套基于无线通信的多参数监测系统。该系统通过钻井现场设置的5个数据采集从站实时采集反映施工概况的11项重要工艺参数,采用射频通信技术完成采集从站与基站之间的数据传输。为了消除现场多重干扰因素的影响,通过硬件和软件2方面抗干扰技术设计,确保了系统的稳定运行。样机现场试验表明,该系统数据采集准确,在无干扰的情况下,系统可靠通信距离能达到150 m,在150～170 m距离通信出现时断时续的情况,大于170 m通信中断;在钻井现场无线通信正常,最远井场内实测通信距离达到70m,能够满足煤层气欠平衡钻井作业现场需要。     

一种井控节流阀防刺短节的特性分析

节流阀是钻井井控管汇中的关键设备,现场应用中常因阀座、阀心的冲蚀磨损而失效,给井控带来了很大的安全隐患。防刺短节就是针对此问题而设计的。采用三维流场分析的方法,对带和不带防刺短节的楔形节流阀的流量特性进行对比分析。分析结果表明,防刺短节可以减小壁面上的流体速度进而减小壁面的冲蚀;防刺短节的节流效果不明显,其对节流阀的压力控制没有明显变化;加防刺短节后,流线复杂,流场漩涡增多,可能会产生振动和噪声。最后提出用普通碳钢材料来制造短节合金头以降低成本。     

轧制工艺对中碳锰钢的组织影响

采用热模拟单道次压缩试验研究了形变温度、形变量及冷却速率对中碳锰钢的组织影响.结果表明:在高于A<,3>点(779℃)的形变过程中,珠光体体积分数随形变温度的降低先增后减,且在860℃附近出现极大值.试样在860℃形变后,随形变量的增加,珠光体体积分数逐渐减小;而随冷却速率的提高(≤20℃/s),奥氏体会发生伪珠光体转变,珠光体体积分数呈递增的趋势,同时铁索体晶粒得到细化且主要沿晶界分布,因此通过合理控制形变参数及冷速可获得较理想的铁素体+珠光体组织,提高材料的性能.     

热处理工艺对低碳Si-Mn系TRIP钢组织和性能的影响

采用定量彩色金相、X射线衍射和拉伸试验等方法,研究了热处理工艺及不同的冷轧压下率对低碳Si-Mn系TRIP钢组织和力学性能的影响.结果表明,对于不同的退火温度,再结晶铁素体和二次铁素体的含量不同.当冷轧压下率为55%时,经820℃×110 s+410℃×440 s热模拟工艺后,实验钢中铁素体量约为60%,贝氏体和马氏体量约为34%,残余奥氏体含量约为6%,残余奥氏体的碳含量为1.3%,可以获得好的相变诱发塑性及好的强韧性配合.     

G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀及常温电化学行为

目前,对G105钢钻杆在不同Cl-浓度下的腐蚀研究较少,通过高温高压釜模拟石油井动态高温高压环境,研究了G105钢钻杆在不同浓度NaCl溶液中的高温高压腐蚀行为,采用极化曲线研究了其常温电化学腐蚀行为。采用体式显微镜和扫描电镜(SEM)观察腐蚀产物膜形貌;采用X射线能谱分析仪(EDS)分析了腐蚀产物膜成分。结果表明:G105钢钻杆在含Cl-介质中发生孔蚀,严重时会出现明显的蚀坑;随着Cl-浓度的增加,钻杆的腐蚀速率和程度增加。     

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.     

螺杆钻具等壁厚衬套性能分析

螺杆钻具以其独特的优势在定向钻井生产中得到青睐,但仍不能广泛应用于深井、高密度泥浆井以及小曲率半径的水平井.目前.常规螺杆钻具衬套的内表面是螺旋曲面,橡胶衬套厚薄不均,衬套抗变形能力低,单级承压小,泄漏沿程长,机械特性软,热膨胀不均、磨损速度快,故导致效率持续降低.因此.长度短、大功率、高压降、低转速螺杆钻具的开发与应用,已成为提高钻井效率、节约钻井成本的重要环节.为此,进行了螺杆钻具橡胶衬套力学性能实验,建立了螺杆钻具等壁厚衬套和常规衬套的力学计算模型.结果表明,在相同压力下,等壁厚衬套比常规衬套有更好的抗形变能力;在相同的过盈量下,等壁厚衬套有更好的密封能力.在同等扭矩下,等壁厚定子螺杆钻具的定子长度可以得到缩短.