扭转振动工具滑模控制降黏分析

在深部硬地层钻井领域,扭转振动工具具有破岩效果明显和抑制钻头黏滑的作用,但其相应的降黏机理和控制机理研究还不完善。为此,在现有通过扭转振动工具解决黏滑问题的基础之上,建立了钻柱系统的扭转振动方程,提出U1和U2两种滑模控制降黏方法,并在有工具作用时,结合理论方程、给定参数对两种控制方式的降黏效果进行了分析。结果表明:当存在参数摄动时,钻柱系统处于黏滑状态附近,参数的变化会导致钻柱系统的脆弱性,钻柱系统需要加以控制;两种滑模控制方式均能有效对钻柱的黏滑振动进行控制;通过对在不同条件下各控制器的控制性能、鲁棒性的对比可知,滑模控制方式U2整体控制性能较好,且滑模控制方式U2具有更强的鲁棒性,有利于提高钻柱系统的稳定性和可靠性。     

基于旋冲螺杆提速器的井下动力特性

随着钻井深度的不断增加,在地层围压作用下岩石的硬度和强度均会明显增加,导致钻头破岩效率不高、寿命降低、钻井速度大幅下降等问题。基于旋冲螺杆原理设计了一种提速器,通过对提速器工作过程的力学分析,并结合钻具设计参数、工况参数以及相关力学计算方法,建立该提速器井下动力学模型,得到不同节点处的振动位移、振动速度以及系统的振动频谱图。通过实验研究,对比分析了冲击频率、冲击力测试结果与相关理论计算结果,验证相关理论计算与模型的正确性;并进行工具下井实验,根据现场实验数据及使用效果分析,验证了该提速器能够有效提高机械钻速。     

新型射流振荡减摩阻工具设计及内部流场特性数值模拟分析与实验验证北大核心CSCD

为了解决井下减摩阻工具结构复杂、易受地层环境影响的问题,设计了新型射流振荡减摩阻工具,并对该工具内部流场特性进行了数值模拟分析,结果表明:新型射流振荡减摩阻工具射流短节内部流体存在附壁与切换现象;随着入口流速的增加,射流短节振荡室内流体流动状态从无规则变为规则的旋流流动,当入口流速继续增大则转变为无规则流动状态;工具稳定工作后,分流中心点处压力呈现周期性变化。实验测试结果与数值模拟分析结果较为吻合,验证了射流振荡减摩阻工具结构设计的合理性和可靠性。本文研究结果可为射流振荡减摩阻工具结构优化设计提供参考。     

新型扭转振动工具动力学模型与降黏特性

在油气开采过程中，随着钻井深度的增加，岩石硬度加大，井下摩擦阻力较大，钻柱系统易发生粘滑振动，这将导致部件过早发生故障，钻井作业效率低下，因此对于粘滑控制技术的研究具有重要意义。结合钻井过程中的实际工况，提出了一种新型扭转振动工具，建立了基于该工具的钻柱系统扭转振动模型以及非线性动力学模型，分别进行了算例分析与实验测试以研究工具的降粘效果。算例分析时采用控制变量法，首先在给定转盘转速、钻压的情况下，对比分析了有/无工具时的钻柱系统各部件角速度，然后在相同钻压、不同转盘转速和相同转盘转速、不同钻压的情况下，分别对钻柱系统中有/无工具时的钻头角速度进行了求解；在实验过程中，对同一口井进行了有/无工具的测试，并结合未使用该工具的相邻井录井数据，分析了该工具的降粘效果。研究结果表明：在相同工况条件下，使用该扭转振动工具，可明显消除或抑制粘滑振动，同时，适当增大转盘转速，适当降低钻压可在一定程度上抑制钻柱的粘滑振动；在误差允许范围内，理论计算结果与测试结果相符合，验证了理论模型、求解方法以及算例分析的正确性。所提出的新型扭转振动工具、建立的动力学模型与研究结果对于减少粘滑振动、提高破岩效率具有重要参考意义。     

半自磨工艺在锡铁山技改选厂选型探讨

对西部矿业锡铁山铅锌矿选厂破碎段进行改造升级设计,进行了JK落重试验及球磨功指数试验,通过JKSimMet软件流程模拟的方案比较与讨论,确定采用SAB工艺流程,设备选型结果为半自磨Φ5.0×2.5 m(F/F),电机功率1 000 kW,格子型球磨机Φ3.8×5.2 m(F/F),电机功率1 300 kW。     

新疆某低品位细粒金矿浮选试验研究

新疆某金矿矿石中粒间金、裂隙金、硫化物包裹金合计占金矿物总量的86.87%,对浮选比较有利。浮选条件试验最终得出磨矿细度90%,捕收剂黄药100 g/t,黑药50 g/t,调整剂碳酸钠800 g/t为该矿石浮选的最佳条件。1粗2精3扫的闭路试验最终得到精矿品位45.8%,回收率85.27%的良好指标。该结果可为新疆某公司氰化厂改造成浮选厂提供一定的设计依据。     

井喷失控井天然气喷量测定计算与实验研究

钻井过程中突发的天然气井喷事故会造成很大的环境危害和经济损失,准确测定井喷失控时气井产气量便成为制定抢险救援方案的一项重要工作。为此,针对天然气喷流行为特点,通过对天然气喷流流动状态的分析,研究轴对称层流喷流燃烧火焰的速度分布,利用气体伯努利方程分析气井产气量与喷流火焰高度之间的关系,对轴对称层流状态下的失控井喷量进行数值计算,完成了失控井喷量测定计算软件的编制;然后,根据实验测试数据,对比分析软件计算结果与实验测试结果,对计算软件进行了修正。结论认为:(1)当喷口形状一定时,气井产气量与喷流火焰高度呈正比关系,与气体运动黏度、化学计量比因子、氧气浓度呈反比关系;(2)修正后的计算软件计算结果与实际测试结果之间的误差在允许范围内且能够自动生成报表。该研究成果可为生产现场科学、安全的抢险救援方案的制定提供有效的分析技术手段,对失控井抢险救援工作具有实际意义。     

某难选黑白钨共生矿试验研究

某黑白钨共生矿中富钙、富镁的脉石矿物含量高,严重影响了钨矿物的回收利用。为了解决该技术难题,原矿经硫化矿浮选、磁选后对钨给矿(WO3 0.48%)进行试验研究,采用改性水玻璃、硝酸铅,螯合类捕收剂GYB和改性脂肪酸类捕收剂GYR组合进行粗选获得的黑白钨混合粗精矿,采用改进型彼得洛夫法-添加调整剂NC、NF、水玻璃和捕收剂GYR,进行加温精选分离,加温精矿经酸浸得白钨精矿,加温尾矿经摇床得重选黑钨精矿,摇床尾矿经浓缩添加调整剂NA、改性水玻璃和硝酸铅,组合捕收剂GYB和GYR得浮选黑钨精矿。小型试验获得指标:WO372.21%的白钨精矿,回收率59.08%。WO3 47.92%的重选黑钨精矿,回收率14.15%。WO3 55.72%的浮选黑钨精矿,回收率6.33%。钨的总回收率达79.56%。     

新型减摩阻工具的射流振荡动力学机理

在水平井段钻进时,钻柱与井壁之间的摩阻将抵消一部分钻压,使钻压很难传递到钻头,降低了钻压传递效率。为了降低钻井摩阻、提高钻进效率,研制出了一种新型射流振荡减摩阻工具(以下简称新工具),开展了新工具的动力学和振动减摩阻特性研究,进行了新工具算例分析与室内实验测试,并对其结果进行了对比分析。研究结果表明:①新工具能够产生射流振荡效果,形成脉冲压力波动,使钻柱产生轴向振动,减小钻柱与井壁之间的摩擦阻力;②结合实际工况条件,随着钻压和转盘转速增大,钻头转速波动范围增大,产生钻柱黏滑现象的可能性降低;③算例分析与实验测试结果得到的振动速度均呈现明显的非线性规律,能够反映钻柱的真实振动特性。结论认为,算例计算与实验测试结果一致,验证了新工具结构设计的合理性和计算结果的准确性;新工具有效降低了水平井的钻井摩阻,不仅为实现油气井高效钻井提供了技术支持,也为新条件下的油气井钻井工具开发提供了参考。     

考虑井壁摩擦随机性的钻柱动力学模型

针对新型油气资源的实际情况,为研究更为复杂地层工作环境下的钻柱动力学特性,进行井壁摩擦随机性及其对钻柱动力学的影响研究。首先结合井下实际情况,进行井壁摩擦行为描述,研究构建井壁随机场的步骤与方法。然后基于页岩气工程背景,进行水平井钻柱动力学模型分析,给出模型中各力的求解表达式,以及动力学模型的离散方法。同时,根据试验测试确定算例基本参数,将不同方法得到的结果进行对比分析,验证研究方法的准确性,然后对关键参数特性进行定量分析。研究成果可为新型油气资源开采条件下的钻柱动力学研究提供参考,也可为井下安全生产、提速增效方法与工具研究提供理论依据,对指导现场生产具有实际意义。