井下牵引器扶正机构扶正臂优化设计

井下牵引器扶正机构扶正臂的弹性系数与其结构参数密切相关,在设计时需进行优化。现有文献中采用的方法侧重于选定设计时的参数验算,不适用于优化设计阶段。鉴于此,采用伪刚体模型法,将井下牵引器扶正机构扶正臂的非线性几何变形的分析转化为利用刚体机构理论来求解,避免了对非线性弹簧函数进行复杂的微积分运算,用虚功原理分析井下牵引器扶正机构扶正臂的受力、变形及结构参数之间的关系,建立了力学模型,得到在扶正臂长度及曲率半径不变的情况下,随着横截面高度的增加,扶正臂工作在正常管径和缩颈区域最大应力值的变化幅度随之增加的结论,优选出适用于150 mm管径的井下牵引器扶正机构扶正臂的结构参数。研究内容提供了一种对非线性大变形机构进行优化设计的简单方法。     

柔性牵引器支撑机构设计及锁止性能分析

针对水平井测井管串下入存在的卡阻问题,提出了新的柔性液压伸缩式牵引器结构,并设计了牵引器的关键部件,即,支撑机构.支撑机构的支撑牵引锁止性能直接影响到牵引器的可靠性.针对支撑机构的支撑过程和牵引过程建立有限元仿真模型,对支撑机构支撑过程和牵引过程的运动状态进行仿真模拟,观测锁止及卸载后恢复情况,得到了支撑机构支撑过程推...     

小直径井下工具用新型锁紧机构设计

针对小直径桥塞类井下工具设计空间狭小的现实,设计了一种结构较紧凑的锁紧结构,能实现锁紧和解锁功能,使其适用于可打捞类井下工具。根据当量摩擦因数的理论,对锁环的齿牙和压紧锥面的角度关系进行分析,得出锁环自锁的基本条件是锁环压紧锥面的锥角α应小于齿牙齿前角的倾角β。根据锁环和锁环座的结构特点,计算出解锁时所需满足的几何条件。经试验验证,该锁紧机构能实现设计的功能,并具有较强的承载能力。该锁紧机构的结构为过油管类钢丝电缆桥塞或堵塞器的研制提供有益的支持,可拓展油管压力控制工具的应用范围,具有良好的推广应用前景。     

锥形节流口压降研究与跟随机构特性分析

跟随机构应用在井下控制工具中,既可作为主轴执行机构的前驱机构,也可作为示位机构,锥形节流口是其核心结构,目前没有针对锥形节流口压降的相关求解分析。为此,重点研究了锥形节流口的压降问题,首次给出压降计算方法和计算公式。介绍了跟随机构的结构、工作原理,同时对机构进行了动力学分析,分析了主要参数的动态特性,并建立了系统传递函数,从控制原理的角度分析了机构的工作特性。研究内容对锥形节流口压降计算和跟随机构的整体设计与使用具有指导意义。     

井下控制机构与系统设计学概述

井下控制机构与系统设计学是井下控制工程学的技术基础,是关于井下控制机构与系统设计的理论与方法的研究。该设计学主要研究的是适用于井下控制的各种实用控制信号,研究其发生、传输、放大及执行机构。建立该机构的典型结构及传递函数,再根据实际要求,应用控制链思想,设计合成整套井下控制系统。重点阐述了设计学研究中的几个基本问题,包括井下可控信号、井下控制机构、井下控制机构的结构库和特性仿真库,以及控制链与井下控制系统设计。最后以变径稳定器为例,说明同一类控制系统有多种控制链可供选择。该项研究结果对于指导井下控制工具设计具有重要的现实意义。     

井下控制机构与系统设计学概述

井下控制机构与系统设计学是井下控制工程学的技术基础,是关于井下控制机构与系统设计的理论与方法的研究。该设计学主要研究的是适用于井下控制的各种实用控制信号,研究其发生、传输、放大及执行机构。建立该机构的典型结构及传递函数,再根据实际要求,应用控制链思想,设计合成整套井下控制系统。重点阐述了设计学研究中的几个基本问题,包括井下可控信号、井下控制机构、井下控制机构的结构库和特性仿真库,以及控制链与井下控制系统设计。最后以变径稳定器为例,说明同一类控制系统有多种控制链可供选择。该项研究结果对于指导井下控制工具设计具有重要的现实意义。     

新型井下流体光谱组成分析技术

介绍新型井下流体光谱仪的基本工作原理,利用机器学习开发了系统建模方法,测量大量的流体组成、性质和光谱数据,建立数据库,对不同数学模型进行训练、测试和验证,选出最佳模型用于新型井下流体光谱仪.该仪器被成功应用于井下流体实时分析、监督和取样.测试结果表明,该仪器能实时识别流体类型(气、油、水),而且能获得连续的近红外256全通道光谱随时间的变化,并且可以实时提供油(气)和水相分率、CO2、C1、C2、C3、C4、C5和C6+的组成以及油气比的数据及其变化.     

应用永久式井下压力计压降曲线计算油藏动态储量

海上某油田的湖相碳酸岩油藏沉积范围小、厚度薄、横向变化快、地震资料品质差、储层难以识别,致使常规容积法计算储量的准确度受到了限制。利用永久式井下压力计监测井底压力,在不影响油井正常生产的情况下,应用压降曲线法计算油藏动态储量,取得了较好效果,为该油田下一步调整提供可靠的储量基础。     

井下MWD永磁同步发电机的运行特性分析

井下MWD永磁同步发电机的运行特性包括转速特性、输出电压外特性和输出功率特性。应用发电机转矩平衡方程研究了机械转矩和负载对发电机稳定转速的影响;根据发电机电枢反应分析的双反应原理,采用向量法,结合发电机电势方程和内阻数学模型,通过数值分析手段研究了发电机外特性与电枢反应电抗之间的关系;还研究了负载功率因数和电流谐波对发电机输出功率的影响。最后,对中石油钻井工程技术研究院研制的1台井下MWD系统涡轮驱动三相同步交流发电机的运行特性做了实验测量,得到了转速特性和输出功率特性实验曲线。     

伞状径向伸缩机构的参数分析与特性研究

伞状机构是铰接径向伸缩机构的一种变形,应用于井下控制工具中。由于其变径范围大,结构不复杂且输入、输出关系明确,因而用途较广。分析了伞状机构的径向伸缩原理,通过几何参数的推算,得出其输入量与输出量之间的关系。对影响伞状机构夹角和外径输出的几个尺寸参数进行分析,得出不同参数对输出的不同影响程度,进而确定影响最大的参数;对伞状机构的受力进行分析,得到驱动力的计算公式;对伞状机构的控制特性进行分析,得到在任意点处的系统传递函数。研究内容对伞状机构的整体设计与使用具有指导意义。     

接箍锚定式井下节流器锚定机构性能分析及优化

目前苏里格气田广泛应用的卡瓦式井下节流器在打捞时存在解卡工艺复杂、卡瓦咬死油管导致打捞成功率低等问题,为此研发了一种接箍锚定式井下节流器,依靠卡爪锚定于油管接箍槽间隙,具有易解卡、不卡死油管、不下滑和钢丝作业一趟完成打捞的特点。为了提高接箍锚定式井下节流器锚定机构的工作性能,利用ANSYS有限元分析软件,建立了锚定机构与油管接箍的有限元模型,模拟了锚定机构在锚定、打捞时的工作过程;利用中心组合设计法建立了节流器最小打捞力以及下击作业时卡爪所受最大应力与卡爪长度、卡爪厚度的数学模型,分析其影响变化规律,得出最佳卡爪长度、卡爪厚度分别为95.6 mm和2.9 mm,最小打捞力为1.9 kN,下击作业时卡爪所受最大应力为732 MPa,与原节流器相比明显提高。研究结果表明,接箍锚定式井下节流器锚定机构设计合理,在保证节流器锚定机构安全工作的同时,优化了节流器锚定机构的卡爪参数组合,为接箍锚定式井下节流器的现场应用提供了技术保障。      

新型电控式井下水平钻孔系统的研制

目前井下水平射孔/钻孔方法存在作业时间长、成本高,对射孔或钻孔过程的状态难以实行有效监测。为此,研制了新型电控式井下水平钻孔系统,并配套研制了相应的系统试验样机。该系统的地下作业部分可通过电缆投放到油井套管内,在实时测量钻进力和扭矩等工作参数的基础上对钻头的进给和旋转实施控制;其地上测控部分不仅可实时监测地下作业部分的工作状况,而且可将控制命令下传到地下作业部分来调整钻孔过程。试验结果表明,新型电控式井下水平钻孔系统试验样机能够实现套管和岩石复合结构水平钻孔功能。     

水平井可差速电缆牵引器设计

为解决水平井中井下仪器下入的难题,设计了水平井可差速电缆牵引器。介绍了机械机构和工作原理。根据差速传动特性设计了传动机构,将电机输出的扭矩分配到各驱动轮上,使牵引器两侧驱动轮可差速调节。在力学分析的基础上设计支撑臂长度,使牵引器在不同直径井眼内能产生足够正压力。该电缆牵引器避免了驱动轮与井壁产生滑动,从而提高了牵引器的负载能力和对井眼的适应性。     

简易新型井下套管气回收装置

针对油田多数抽油机井在冬季生产时套管放气阀易冻的实际情况,研制出一种简易新型井下套管气回收装置.经现场应用证明:该技术成功地解决了冬季油井地面套管放气阀冻后套管气无法回收,甚至影响机采井泵效的问题,对保证抽油机井冬季正常生产具有重要意义,推广应用前景较为广阔.     

一种新型井间地震井下数据采集系统

介绍了一种用于井间地震的新型井下数据采集系统，它以数字信号处理单片机为核心，采用新型的高精度过采样∑－△Ａ／Ｄ转换器作为采集部件，首次将数字信号处理单片机放于下，进行数据采集的控制与实时数据处理，大大生意 化了采集电路并提高了采集数据的质量。     

回流式气锚结构改进探讨

抽油设备在运行过程中，原油中气体的存在导致泵效降低。认为回流式气锚结构存在锚筒外壁上的孔眼较大、锚筒的截面积较小、孔眼到锚顶端的距离太小等一些不完善的地方，造成气锚在井下对气体的分离效果不理想。给出了结构改进后气锚的现场初步应用情况。     

井下电潜式往复泵举升系统设计

针对目前使用的有杆抽油系统存在的各种问题,提出一种无杆抽油系统,即,井下电潜式往复泵举升系统.对该举升系统进行了设计,并分析了其工作原理.这种举升系统以直线电机为井下动力源,不使用抽油杆,有效地减小偏磨、能耗等问题,提高了综合效益.     

新型井下动态腐蚀试验装置的研制与应用

为了解江苏油田CO2腐蚀套管的机理及其影响因素,制定合理的套管防腐技术措施,自主研制了新型井下动态腐蚀试验装置,并利用该试验装置进行了井下动态腐蚀模拟试验。选择1/4圆弧N80钢挂片试样,模拟实际工况条件下流体对套管的腐蚀情况,对腐蚀速率及腐蚀形态进行测试评价,并对腐蚀产物的微观形貌进行了分析。试验结果显示,在试验研究的参数范围内,N80套管钢腐蚀速率较高,不同部位的平均腐蚀速率为0.168 9~0.571 8 mm/a,并随CO2分压、温度、流速增大而增大,表现出较严重的CO2局部腐蚀形态特征。微观形貌分析表明,流速是导致抽油泵吸入口附近套管腐蚀速率最大的主控因素,其腐蚀速率达到0.5718 mm/a,这与现场腐蚀套管穿孔情况相符。研究结果表明,该试验装置具有较好的模拟性和适用性,可为油套腐蚀机理试验研究提供新的测试手段。