摘要：螺杆钻具十字万向轴是传递扭矩和转速的关键结构,其运动副中锁紧轴与球座之间产生相对滑动而导致本体结构加速磨损,显著降低了万向轴的使用寿命。为研究锁紧轴与球座的圆弧面半径对滑动磨损的影响规律,建立多种圆弧面半径的三维磨损仿真物理模型;基于赫兹接触理论和Archard磨损理论研究不同半径条件下的体积磨损量、最大变形量、最大滑移距离和最大穿透深度的变化规律;借助现场试验进一步研究非密封十字万向轴的锁紧轴和球座之间滑动磨损后所呈现的结构形态和易磨损区域分布。结果表明:在一定范围内,随着圆弧面半径逐渐增大,体积磨损量呈现先减小后增加的趋势,最大滑移距离和最大穿透深度逐渐减小,最大变形量受圆弧面半径的影响较小,推荐最优半径为28~30 mm。仿真分析和现场试验结果表明,锁紧轴和球座侧滑会导致锁紧轴圆弧凸面沿圆周方向出现明显的磨损且边沿处出现“尖角”,球座圆弧凹面边沿厚度减小,形成环形凹槽且呈“卷曲变形”。该研究可以为十字万向轴的运动副的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

摘要：十字万向轴对于螺杆钻具的扭矩与转速传递具有重要作用,然而十字万向轴的运动磨损使得传递效率大大降低。为探究十字万向轴啮合面的运动规律与防磨合金块的磨损规律,建立十字万向轴多体运动和合金块体积磨损量计算的联合仿真物理模型;依据赫兹接触理论和Archard磨损理论对仿真模型的接触边界条件进行设定,对磨损条件进行定义,研究共轭运动副啮合面之间的运动规律与接触力的变化规律;以多体运动仿真求解所得啮合面的运动路径和接触力峰值作为防磨合金块磨损分析的边界条件,研究不同结构形态对防磨合金块体积磨损量的影响规律。结果表明:当运动啮合稳定后,啮合面会产生沿着切向与轴向的合成方向做往复滑动摩擦运动,接触力呈现周期性波动规律;接触面不同结构形态与关键结构参数对合金块的磨损量有显著影响,采用凹双斜面结构可有效提升合金块的耐磨性。该研究可以为十字万向轴的结构优化设计及耐磨性的提高提供参考。

摘要：针对CML双梯度钻井井筒温压耦合场的相关研究较少。为此,基于CML双梯度钻井的工艺特点,考虑井筒内钻井液的流动特点以及温度、压力对钻井液物性参数的综合影响,建立了井筒温压耦合场数学模型,并结合钻井数据进行了数值计算和敏感性分析。计算及分析结果表明:返回管线与海水之间为单管横掠式传热,受到周围环境温度的影响较大,其温度分布与海水温度分布类似,井筒温度对钻井液密度的影响要大于压力的影响;在CML钻井中,通过动态调节钻井液帽的高度可以灵活控制井筒压力;通过对钻井液帽高度、泵压、排量进行优化设计,可以更好地满足对目标井底压力的控制需求。所得结论可以为深入研究CML双梯度钻井的控压钻井工艺设计提供理论参考。

摘要：在钻井过程中,螺杆钻具马达转子产生的轴向拉力以及密封套内腔中液压力的综合作用,使得密封套经常发生破损或鼓胀变形,进而导致运动副出现不同程度的磨损,缩短了万向轴的使用寿命。为了探究橡胶密封套出现破损和鼓胀变形的失效机理,在介绍密封瓣齿式万向轴的总体结构和原理的基础上,针对密封结构开展了流固耦合分析,研究了内部流场的流动规律、最大应力和最大位移分布规律,并通过现场试验进行了验证。研究结果表明:在瓣齿高速旋转剪切作用下,密封结构内部流体会产生明显的涡旋流动,流体速度和动压以旋转轴为中心呈对称分布且距离中心距离越大动压和旋转速度越大;瓣齿式万向轴的橡胶密封套主要承受内部流体的动压和轴向拉力作用,随着动压和轴向拉力增大,其最大应力和变形量都逐渐增大,且轴向拉力对变形量的影响大于动压所产生的影响。所得结果可为瓣齿式万向轴的密封结构优化设计提供重要参考。

摘要：以多相流理论和欠平衡钻井基本原理为基础,研究了充气钻井压力控制问题,建立适合充气欠平衡钻井的物理模型,同时给出了井筒压力计算的多相流理论模型和数值求解方法。结合现场资料计算了充气钻井时井底压力随井口回压和注气量的变化而改变的情况,并对其变化形式进行了解释。得出一些有益的结论,为进行合理的欠压值设计提供了理论依据,对指导和实施欠平衡钻井作业和研究提供一定的理论参考。

摘要：目前对非密封式十字万向轴所产生的运动磨损机理研究较少。为此,建立了十字万向轴多体动力学仿真物理模型,研究了中间轴与上接头、下接头共轭运动副之间的运动规律及其啮合面之间接触力和摩擦力的变化规律,对比分析了现场测试与理论计算的结果。分析结果表明:工作时,十字万向轴啮合面之间先产生法向碰撞后达到相对稳定的啮合状态,再沿着轴向与切向的合成方向形成周期性往复滑动摩擦,并最终使其端面与侧面出现严重磨损;接触力与摩擦力在啮合面产生碰撞时,呈现无规律分布状态,在达到相对稳定的啮合状态后,首先出现峰值,然后呈现先减小后增大的周期性变化规律。所得结论可为十字万向轴啮合面耐磨性结构优化设计提供理论参考。

摘要：针对高压气井使用的高密度钻井液受气侵后除气难度大的问题,设计了室内模拟2级除气试验台架,并给出了具体的试验方案。应用计算流体力学软件模拟分离器内流场分布情况,优化和完善了分离器结构和操作参数。结合室内实测数据分析认为,高密度钻井液由于受高粘度的影响,使得气泡滑脱逃逸能力降低,气泡浮于液相中的时间增加;重力式除气可以清除大气泡,离心式除气可以清除毫米级的小气泡,二者结合使用可以很好地解决高密度、高粘度钻井液除气困难的问题。

摘要：西湖1井是在南缘地区西湖背斜上布置的一口风险探井,钻探西湖1井能够深入认识西湖背斜地层,加快南缘山前冲断带下部成藏的油气勘探步伐。但是,受到山前构造应力影响,钻井工程施工困难、钻井成功率低、钻井速度慢、钻井成本高,影响南缘地区勘探进程。针对该井地质特点,对地层压力系统、构造应力引起的井壁失稳、地层岩盐蠕变、岩石理化特性进行了分析,同时对邻井井下复杂和事故等情况进行了研究,得出了3个必封点和1个风险点,以此为基础进行了井身结构设计,优化了套管程序。实钻分析表明,优化后的井身结构能够大幅度降低复杂事故时效、提高钻井速度。西湖1井在钻井工程上取得成功,为该区块后续钻井设计和施工提供了宝贵经验和技术参考。

摘要：根据现有重力式分离器和离心式分离器结构,应用CFD技术对其内部流场模拟,通过正交实验方法设计了不同工况下的数值模拟方案,应用极差分析法和方差分析法对影响除气效果的各因素进行研究。分析认为,影响除气效果的主要因素是气泡直径和钻井液黏度。根据数值模拟得到最理想的分离器结构和工况组建了室内实验台架。将实测数据与数值模拟结果进行了对比,分析结果表明,数值模拟得到的除气效率变化趋势与实测结果总体一致,验证了数值模拟方法的可行性。

摘要：石油工程设计是石油工程专业实践教学中的重要组成部分,着重培养学生应用专业知识解决实际问题的能力,提高学生工程意识和工程师素质。笔者分析了当前石油工程设计教学中各个单项设计分别实施,相互之间联系不够紧密的现状,指出此种教学方式的优点和不足之处,提出了强化小组讨论机制、延长教学时间或以工程设计代替毕业设计的教学思路。