可钻式桥塞卡瓦结构优化设计

针对水平井分层压裂中常用的可钻式桥塞的卡瓦系统,采用有限元分析其坐封、承载过程中的力学特性,研究了镶齿类和铣齿类卡瓦牙主控参数(呀型、牙瓣数、牙弧半径、卡瓦背锥着力长度等结构参数)对卡瓦锚定性能的影响,并优化设出了一种新型复式桥塞卡瓦结构。理论分析结果表明:复式卡瓦结构在保证速钻性的基础上,具有更高的承载能力,且大大降低了应力集中现象对套管的损伤。这对于目前的页岩气井和深井与超深井高强度地层分层压裂提供一种新的选择。     

可控重复坐封智能桥塞的设计

桥塞是一种重要的石油完井工具,主要用于油气井的封层。设计了一种可控重复坐封智能桥塞,对其结构进行了介绍,对坐解封、锁紧、锚定和定位方式进行了分析。这一可控重复坐封智能桥塞整体结构简单可靠,操作方便,解决了当前桥塞压裂效率低和不能重复坐封的问题,能够在井下恶劣环境中实现重复坐封。     

基于瞬态温度场的桥塞段温度压力变化规律研究

在工程实际应用中发现,桥塞坐封后,由于地层因素和人为操作,上下端流体的温度和压力会产生变化,使桥塞的坐封失效。其中,二级桥塞受影响失效比例最大。因此,二级桥塞坐封后的段塞区内流体状态参数的获取及相关影响因素的分析对工程应用十分重要,然而国内外学者对注采井筒温度压力场研究颇多,还未涉及针对桥塞坐封方面的温度压力场变化的研究。因此,基于瞬态温度场模型,结合流体状态方程,运用MATLAB软件编程,计算得段塞区温度和压力随时间及井深变化的关系。针对井下5 km处二级桥塞进行计算,设初始温度60℃,结果显示：（1）随着时间推移,井筒回温使段塞区温度升高,压力随之升高,20 h后变化趋势停止,即当井筒温度与地层相等时,温度和压力上升趋势停止;（2）进入稳态后,段塞区深度对其压力及温度有影响,且温度压力随深度的增大而呈正比例增加;（3）进入稳态后,段塞区间隔距离对段塞区温度及压力无影响。计算结果可为工程实际应用提供一定参考价值。     

水平井管类落物打捞工具的设计

目前,常规大修打捞工具在水平井斜井段和水平段不能有效发挥作用,传递扭矩困难,打捞工具无法顺利入鱼,造成打捞失败,同时还存在安全作业风险。对此,研制设计水平井管类落物打捞工具,具体包括水平井防胀破滑块捞矛和水平井偏磨油管防缩径偏心卡瓦打捞筒。对这两个水平井管类落物打捞工具的结构进行了介绍,对其工作原理和特点进行了分析,并给出了技术参数。应用水平井管类落物打捞工具,可以大幅度提升入鱼率和打捞成功率。     

水平井螺杆钻除砂器设计研发

针对水平井在长期采油、采气而冲砂技术的不成熟及冲砂方面的思想落后导致井内沉砂情况严重所引起的一系列问题,提出了一种针对水平井除砂的装置,通过对水平井螺杆钻除砂器装置的总体方案设计,主要结构参数的尺寸设计和三维建模,经装置动力分析计算以及利用ANSYS对主要构件进行强度分析,得出装置满足实际工况要求。该装置解决了水平井砂床、砂桥等问题,对提高水平井采油、气的效率的有着重要意义。     

低温低矿化度可溶桥塞研究及应用

针对某油田储层普遍具有低温(20～70℃)、低矿化度(氯离子浓度1000～3000 mg/L)的特点,进行了低温低矿化度可溶桥塞研究.室内试验及现场应用效果表明:低温低矿化度可溶桥塞能够承压70 MPa,在低温低矿化度条件下实现桥塞全部可溶,且溶解速率大幅提升,在某水平井多段压裂上具有广阔的推广应用前景.     

复合材料桥塞卡瓦加工工艺研究

桥塞分段压裂是非常规油气藏储层改造的主要开发手段,而复合材料桥塞是该工艺的核心井下工具,桥塞卡瓦的锚定性能是决定压裂作业成功与否的关键。为提高桥塞卡瓦的剪切强度,研制了高强度的玻璃纤维复合材料热压板材作为卡瓦的加工材料。为实现板材加工成品卡瓦的形状,确保产品的质量和性能,研制了合适的加工工装,将铣削加工转化为车削加工。并针对玻璃纤维复合材料特性优选了具有耐热耐磨涂层的加工刀具,通过正交试验对刀具的切削参数进行了优化,确定卡瓦加工时的旋转速度、进给量和切削深度等参数。     

一种复合材料桥塞测试台架的研制

油田开发中封隔器是实现机械采油、分层注水、分层压裂或酸化、机械堵水等注采工艺作业的主要井下工具之一.桥塞是封隔器心脏部件,为了能确定复合材料桥塞在下井前的强度及套管的损伤情况,研制了一种复合材料桥塞的测试台架以帮助完成桥塞下井前的试验工作,试验结果为研制具有更易钻铣的质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、原料来源广泛、工艺性好、加工成型简便、生产效率高等特点的复合材料桥塞设计参数的优化和封隔器现场使用提供了理论依据.介绍了测试台架的结构、工作原理、设计计算等方面的内容.     

海水柱塞泵配流阀的设计与研究

分析了海水液压柱塞泵配流阀的结构形式、主要部件的参数计算和运动规律。结合海水介质的理化特性，讨论了配流阀的材料选择。     

全金属可溶桥塞异形接触结构密封特性

全金属可溶桥塞作为一种新型压裂工具,其密封结构是影响压裂效率的关键因素。为探究不同密封环结构对密封特性的影响,建立单槽形、椭圆形、双槽形、双曲形4种金属密封环结构的数值模型,利用有限元法,对密封环径向变形特征、密封性能进行分析,以及考虑双曲形结构表面粗糙度对密封接触面积、接触应力、接触面近场应力分布的影响。研究结果表明：随着锥体轴向位移量增加,4种密封环径向变形始终与锥体轴向位移量呈正相关规律,密封环最大、最小径向变形分别位于厚度较大外圆侧、厚度较小外圆侧;复杂接触面可以强化密封环的密封性能,在同样锥体轴向位移量下,双曲形密封环结构密封性能为最好,椭圆形密封环结构性能最差;考虑切向摩擦力时,摩擦因数越大,接触面近场Mises应力沿摩擦力方向发生偏移越明显。所得结论可为井下全金属可溶桥塞密封环的结构优选提供参考。     

裂纹补强板塞焊孔设计参数分析

为解决工程结构中裂纹补强板塞焊孔的设计参数优化问题,使用有限元法计算裂纹尖端的J积分值,以此分析补强板的塞焊孔直径、间距及数量等设计参数对裂纹补强性能的影响。结果表明,在国家标准（GB50661-2011）规定的范围内,塞焊孔之间的间距越小,塞焊孔直径越大,补强板的补强性能越好。对于确定的裂纹,在裂纹两端沿裂纹方向增加塞焊孔,可提高补强板的补强性能,并且在裂纹两端各增加3列时,补强性能达到最大值;而在垂直裂纹方向增加塞焊孔,会使补强板的补强性能减弱。     

水平井测井仪器牵引爬行器的设计

从减少能耗损失和提高牵引力的观点设计了一套测井爬行器的驱动系统，简要叙述了水平测井仪器牵引爬行器的结构和动作原理，并对爬行器进行了动态分析。采用外转子电机为驱动轮轮毂，直接驱动爬行器运动，减去了减速和传动装置，也提高了该驱动系统的效率、安全性和稳定性，为测井爬行器系统的设计提供了一条新的和有效的思路。     

BP网络结合遗传算法对可取桥塞卡瓦结构优化

可取桥塞是井下作业中使用的主要工具,其中卡瓦结构参数的合理性直接影响油井产量和安全生产.为此提出一种基于BP网络和改进遗传算法的结构优化设计方法,在ANSYS软件环境中建立可取桥塞卡瓦模型进行仿真,得到25组数据构成网络训练样本,用BP网络建立映射关系,为遗传算法提供适应度函数,通过改进遗传算法完成最小值优化.优化结果表明卡瓦的整体性能有了显著的提高.     

双柱塞泵测控系统设计

柱塞泵是液压系统中的重要装置,它依靠柱塞在缸体内往复运动,使密封容腔内的容积变化从而实现输送或者抽吸。本文设计的双柱塞泵具有额定压力高、结构紧凑、效率高、调速范围广、操作简单等优点。为模拟地底环境提供实验平台,对于高压环境实验研究具有重要的意义。     

基于可拓学方法的耦合设计问题研究

公理设计指导下的产品概念设计不可避免会遇到耦合设计问题。为此,将可拓学中转换桥方法引入耦合问题消解研究,通过分析公理设计中耦合问题和可拓学中对立问题的关系,提出一种应用可拓学进行解耦的方法。由设计矩阵确定耦合问题,进而对耦合问题进行了形式化描述,据此构造出公理设计下基于转换桥的解耦流程。文中以环锭细纱机振动和磨损问题验证了方法有效性和可行性。     

塞棒伺服油缸试验台设计研究

塞棒缸是炼钢连铸环节中的关键部件,它行程短、频响快、精度高,测试难度大。该文针对这些特点,设计了伺服油缸的试验台,试验台从开发至今,使用效果良好。     

基于人工神经网络的可取式桥塞胶筒密封性能预测

可取式桥塞是井下作业中使用的主要工具,其中胶筒结构参数的合理性直接影响油井产量和安全生产.为此提出一种基于BP网络和正交试验法的桥塞胶筒密封性能的预测方法,在Abaqus软件环境中建立可取桥塞胶简模型进行仿真,得到10组数据构成网络训练样本,用BP网络建立映射关系,建立胶简的密封性能预测模型.结果表明建立的BP网络模型...     

桥塞卡瓦坐封下套管磨损机制研究

在油田开发中桥塞是主要井下工具之一,在不同的密封压差下,不同材料的桥塞卡瓦对套管产生不同的损伤。在SRV型摩擦磨损试验机上进行卡瓦磨损套管试验,并利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDAX)对套管磨损表面的形貌及元素成分进行分析。结果表明:套管的磨损性能与载荷和接触的卡瓦材料有关;随着卡瓦材料的硬度和载荷的增加,套管的磨损加重;在重载荷作用下,套管磨损机制主要为接触疲劳磨损、黏着磨损和磨粒磨损,表面犁沟现象明显。