摘要：中国石油化工股份有限公司承建的土耳其TuzGlü天然气地下盐丘储气库,需要将井眼由215.9mm扩至444.5mm,此类扩眼作业在国内外均属首次。在分析扩眼施工技术难点的基础上,利用先进的有限元和三维ProE软件对扩眼器进行了力学分析和优化设计,最终研制出了YK304-444.5液压式扩眼器。其结构组成和工作原理为：由本体、活塞总成、上下限位机构和切削刀翼等组成;依靠钻井液流经活塞上的喷嘴产生一定的压降,推动活塞下行张开3个扩眼刀翼,并由活塞上的支撑装置锁紧。采用新研制的扩眼器顺利地完成了UGS-6等井的扩眼施工作业,未出现工具损坏问题,扩眼后的井眼直径达到设计要求。同时还在实践中不断地完善了盐岩层的大井径扩眼作业技术,并优选出如下作业技术参数：1钻压应控制在30kN以内,以减小扩眼过程中的扭矩;2排量介于45~55L/s,转速介于60~70r/min;3在进行盐层扩眼时要求使用饱和盐水钻井液。

摘要：针对潜油电机在采油过程中出现卡顿时,其细长的电机转轴发生许用扭转变形导致转轴断裂失效、整个电机及相关设备造成损失,推导电磁转矩与电机刚度与挠度解析表达式,建立细长转轴刚度-电磁转矩的定量关系曲线,为潜油电机转轴故障原因提供理论依据。研制单元组合式永磁直驱潜油电机,对其细长转轴进行3D有限元扭转变形应力分析。基于转轴扭转形变结果建立长度相同结构不同的电机等效有限元模型,进行机械应力场计算,得出不同结构的电机转轴在不同工况下的受力情况。进行单元电机组合运行仿真,最终通过Ansys仿真分析相应结构的最大转矩范围,对以后电机的整体设计有一定指导意义。

摘要：海洋平台空间及额定承载能力受限,在用动力猫道存在整机质量及体积过大的问题。为此,以某全液压驱动的举升式海洋修井动力猫道为研究对象,借助虚拟样机技术和响应面优化设计方法,根据动力猫道管柱输送的作业特点,进行动力猫道关键结构的尺寸优化设计与分析。分析结果表明:基于动力学仿真获取动力猫道待优化结构的载荷数据,借助AWE模块建立结构响应面模型,并通过优化算法求解,找到该结构尺寸设计变量的最优组合,完成了结构轻量化改进设计的目标;响应面法得到的海洋修井动力猫道结构尺寸优化设计方案与原始方案相比,各优化结构质量减轻了12.5%33.0%,同时安全系数大于2.5。所得结论可为海洋平台动力猫道的结构优化和性能提升提供理论依据。

摘要：为了提高内滑套步进压力,同时使得内滑套结构强度较高,提出一种优化计数式全通径压裂滑套的方法。采用最陡爬坡实验设计确定最佳响应区域;利用响应曲面法分别建立显著因子与步进压力及运动过程中内滑套所受最大应力之间的二阶响应模型并分析了各因子对各响应的影响;根据线性加权法确定目标函数,采用粒子群优化(PSO)算法寻优,得到内滑套最优结构参数;基于显式动力学方法模拟压裂球推动内滑套运动过程。结果表明,优化后,运动过程中内滑套所受的最大应力增大了9.2%,内滑套步进压力提高了40%。室内模拟实验表明,优化后,内滑套步进压力提高了44%,与数值模拟结果近似,最陡爬坡实验设计、响应曲面法以及PSO算法相结合用于内滑套结构参数的优化是有效的。

摘要：可回收式钻具组合的套管钻井技术是指钻头等井下钻具能通过绳索回收装置下至井底,并在钻头失效后回收至地面,更换钻头后再入井钻进。采用钢丝绳起下井底钻具的技术,取消了起下钻到划眼和划眼至井底的做法,减少了井斜问题,使作业效率大大提高。研制的送入与回收装置结构设计合理,原理可行,安全可靠,能够顺利实现送入与回收功能,送入与回收成功率均为100%;该送入与回收工具技术成熟,也可应用于绳索取心和水合物取心操作,达到了推广应用的水平。

摘要：修井作业中常规的切割技术已不能更好地满足现场作业需要。为此,研制了适用于电缆送入作业的井下管柱电控切割工具。介绍了该工具的结构及工作原理,对其控制系统、切割执行系统及锚定执行系统等关键模块进行了设计,并通过室内试验和现场试验验证了其工作的可靠性。试验结果表明:研制的电控切割工具适用于外径73.0~101.6 mm油套管切割,最大切割壁厚12.7 mm,耐温150℃,耐压140 MPa;可实现自动锚定、自动切割;工具切割动力参数设计合理,主轴电机具有良好的带载能力,锚定系统持续输出能力较强;井下管柱电控切割工具工作可靠,作业效率高,满足现场使用要求。该工具的研制可为修井作业井下管柱切割工具的设计与应用提供技术借鉴。

摘要：准确模拟建筑物地震倒塌可为分析建筑废墟存活空间分布规律和构建救援生命通道提供重要的前期基础。以钢框架结构为研究对象,重点讨论钢框架、填充墙、填充墙与钢框架之间连接问题。采用有限单元法(FEM)和有限-离散单元法(F-DEM)相结合的方法模拟了2跨×3跨的3层钢框架填充墙结构,以倒塌模式为评价指标来验证数值模拟方法的准确性。结果表明:数值模型整体结构表现为倾斜式倒塌模式,朝大跨度方向倒塌并伴随扭转,与实际震害中外廊式结构的倒塌模式相一致;向着结构大跨度方向的存活空间逐渐减小;倒塌层废墟内部的存活空间多呈三角形分布。提出的数值模拟方法可为钢框架结构的震后救援和地震抗倒塌设计提供一定的参考。

摘要：针对现有水力振动工具存在工作压降大、耐腐蚀和耐高温性能差、寿命短、成本高等问题,根据附壁效应和旋流器的工作原理,设计了一种新型水力振动工具。该工具利用特殊流道和钻井液循环产生周期性振动,结构简单、无活动部件、工作压降小。文中利用流体动力学软件模拟研究了该工具的工作特性及影响因素,结果表明:随着入口流量的增大,进出口压降幅值、平均压降以及振动频率均逐渐增大;随着钻井液密度的增大,进出口压降幅值和平均压降逐渐增大。采用响应曲面法建立了进出口平均压降数学模型,室内实验验证了该数学模型的可靠性。工具适用排量为20~35 L/s,冲击力大于30 kN,振动频率大于10 Hz。现场试验表明,基于附壁效应的水力振动工具可减少钻井定向过程中的托压现象,提高钻井效率。

摘要：目前用于浅层疏松地层的取芯工具,无论是采用机械加压还是采用液力憋压割芯的工具,都需要在取芯钻进过程中维持钻井液的循环。如此,一是极其疏松的岩芯会被钻井液冲走而不能进入取芯内筒,二是极其疏松的砂岩易造成堵芯,堵芯后地面无法判断,岩芯很容易被磨掉,取芯收获率普遍偏低,所取资料满足不了勘探开发的需要。为此,研究开发了一种新式的旋转插入式取芯工具,该工具采用特殊的结构设计,取芯作业时采用不开泵取芯施工,目前已完成了样机设计、加工及室内试验研究。旋转插入式取芯工具的研制可望对提高极疏松地层的岩芯收获率、获全获准地层资料、提升疏松地层取芯技术发挥一定的作用。

摘要：天然气水合物一般赋存在深海海底浅层地层中,受扰动易分解,采用常规取心工具难以取得样品,为此进行了天然气水合物保温保压取心工具的研制与现场试验。采用三维设计软件设计了绳索式天然气水合物保温保压取心工具整体结构,介绍了伸缩插入式、活塞射入式、冲击器冲击式和马达旋转式4种类型取心工具的具体结构和工作原理;为使研制的取心工具具有保持温度和压力、压力补偿、快速打捞和减小取心扰动等功能,研究了保温保压取心关键技术。通过室内模拟分析保压密封阀、保温筒、压力补偿装置、岩心管、绳索打捞回收装置等关键部件,证明保压密封阀可保压30.0MPa,保温筒采取填充隔热复合材料二氧化硅气凝胶的方式,受环境温度的影响减小,其他部件的性能也都符合设计要求。南海LW3区块天然气水合物赋存区2口井13回次的取样试验结果表明,研制的绳索式天然气水合物保温保压取心工具能够成功取心,为国内天然气水合物的自主勘探取心提供了技术支撑。