摘要：提出了一种新型的石油钻井用水力振荡器,可有效降低管柱摩阻,提高钻井效率.该水力振荡器采用涡轮驱动,并使用双偏心动定阀作为压力脉冲发生机构.通过建立双偏心动定阀的运动特性方程,结合实际工况得出阀盘的最优尺寸.通过选定阀型的水力振荡器性能测试实验,得出在模拟钻压为30kN,流量为28L/s,工作介质为清水时的振动冲击力约为15 859N,振动位移约为4.1mm,振动频率约为11.4Hz.该分析与实验结果对水力振荡器的设计与应用具有指导意义.

摘要：随着油田开发进入中后期,油层及夹层的厚度越来越小,传统的大卡距大间距分层注水工艺管柱设计已经不能满足要求,为了提高采油效率,小卡距的精细分层注水工艺应运而生,然而此工艺具有卡封层数多和单层卡距小的特点,这对管柱力学量的精确计算提出了更高的要求。针对此问题,提出了一种区间分析法,考虑了管柱变形量的主要不确定因素,建立了三维不确定性管柱力学模型并得到了管柱变形量区间,最后结合现场数据对分析结果进行了验证,结果表明:现场数据与设计数据高度吻合,提高了注水合格率,对精细注水管柱的设计具有一定的指导意义。

摘要：气体钻井是欠平衡钻井技术的重要组成部分,可以提高钻井速度,但接单根工况需要中断循环,容易造成岩屑沉降、井壁垮塌、卡钻等安全隐患。为此,设计了一种在气体钻进中接、卸钻具可保持气体连续循环且便于安装和拆卸的短节,其主要结构包括短节本体、主通阀、旁通阀和旁通接头,重点解决了其核心部件主通阀、旁通阀的结构设计;在对其本体进行静力学分析的基础上,运用ANSYS有限元分析软件,模拟了短节本体在受拉伸、扭转、内压工况下的受力状况。分析结果表明,其应力分布趋势与弹塑性力学分析结果相符,在短节本体两处圆孔附近产生应力集中现象,最大变形量仍然处于材料弹性变形阶段。有限元分析结果与弹塑性力学分析结果相符,能满足本体强度的要求。该成果为解决大位移井、欠平衡井、窄密度窗口井等安全钻井提供了新的方案。

摘要：根据少齿差行星齿轮传动的定义可知,变位系数的取值是少齿差行星齿轮减速器设计的关键;通过分析和对比常用变位系数选取方法,基于变位齿轮变位系数选择的限制条件理论,并使用Matlab软件进行辅助计算,提出了一个渐开线少齿差行星齿轮变位系数的取值方法;实例验证得到Matlab编程比常规设计计算出的外齿轮变位系数小但重合度却大,结果表明Matlab编程可行性较高。

摘要：随着中国进入深水勘探阶段,机械式割刀越来越难以快速、高效地进行深水套管切割。针对此问题,在课题组前期研究的基础上,设计了一种用于深水套管切割的水力式内切割装置,并针对其结构特点,对其工作原理进行了介绍。结合水力式内切割装置的结构与工作原理,建立了活塞与割刀的几何模型,分析了割刀刀尖切割半径与活塞位移间的关系,并得到了工具切割套管所需最大扭矩和井口转盘所需提供的最小扭矩的关系式;最后通过建立的相关数学模型,借助MATLAB软件对影响其切割效率的因素进行了分析,结果表明:(1)随着割刀端面角的增大,活塞所需移动位移也增大但工具切割扭矩却降低;(2)工具切削扭矩随钻井液驱动力的增加而增加;(3)井口扭矩随切削深度的增加而增加,在切削深度不变时,井口扭矩随着转速的增大而增大,并给出了最好切削效果下的割刀端面角和切割转速的建议。研究结果对用于深水套管切割的水力式内切割装置设计和优化具有参考价值。

摘要：举升式动力猫道在提升过程中,拉力的变化较大,设计时需要确定提升过程中拉力的变化规律以及所需的最大拉力值.基于此,结合动力猫道提升过程的边界条件,推导了动力猫道提升各阶段的几何方程,应用达朗贝尔原理建立了4个阶段的动力学方程.通过建立的4个阶段的动力学模型,采用C#软件调用Matlab程序求解方程,编写了动力猫道提升动力学的软件.应用该软件分析了所设计动力猫道提升过程中拉力的变化规律,并对其规律进行了分析,相关计算结果表明所设计的动力猫道满足现场使用的要求,为动力猫道的现场使用提供了重要的参考,为动力猫道进一步的优化、性能提升奠定了基础.

摘要：水力振荡器用于解决井下摩阻过大所造成的钻进缓慢、卡钻等问题。在螺杆马达已定情况下,振荡器的性能主要取决于动、定阀孔尺寸,及动阀孔偏心距的选取。结构参数选择不合适,如振荡力过小,不能解决由于摩阻过大造成的问题,影响钻井速度,延缓钻井完成时间;如振荡力过大,则会影响其他井下工具正常工作,严重时会造成安全事故。利用Fluent滑移网格及UDF模拟阀组流道在实际工况下的运动状态,计算产生振荡力的压降,并结合试验数据验证了其正确性。为得到不同结构性能参数下的压降数值,对动、定阀孔尺寸及动阀孔偏心距进行正交试验设计,筛选出压降均值为2~4.5 MPa区间的结构参数组合。该研究结果对水力振荡器的设计有重要指导意义。

摘要：由于深井、超深井数量的增加,传统机械式钻头破岩钻井已无法满足钻井效率需求。为此设计了脉冲式增压器用以提高深井、超深井钻井效率,降低钻井成本。基于所设计的增压器的结构和工作原理,考虑螺杆转速、高压喷嘴直径、钻井液密度和冲程等因素对增压效果的影响,建立数学模型。在此基础之上,考虑脉冲式增压器不发生自锁的条件,并分别分析转速、钻井液密度、高压喷嘴直径和冲程对增压频率、喷嘴流速和增压压力的影响。得到增压器各影响因素与增压特性之间的关系。旨在为设计的增压器提供理论支撑与优化依据。结论认为:高压喷嘴流速和增压压力随着螺杆转速、冲程的增大而增大,并且增压特性较好。随着高压喷嘴直径的增大出口流速和增压压力明显降低,增压能力明显变弱。随着钻井液密度增大,出口流速和增压压力稍微增大,其对增压特性影响不明显。喷嘴高压射流频率仅受转速影响,随着转速增大而增大。要想获得较好增压特性,螺杆转速应不低于100 r/min,活塞行程不低于25 mm,高压喷嘴直径不大于1.4 mm。

摘要：设计了一种新型射流振荡器,该振荡器中没有运动件,没有温度限制,不与井下化学物质反应,寿命长,适应性好。通过FLUENT软件进行仿真,得到流体在流道中流速及压力变化过程,证明了其工作原理的可行性,并得到了新型射流振荡器压降和轴向力数值变化曲线。仿真计算与现场试验进行对比,验证了仿真结果的正确性。研究为射流振荡器的数值计算提供了方法和依据,同时也为进一步研究射流振荡器的结构参数和理论分析打下基础,为射流振荡器的设计提供理论支持。

摘要：水力振荡器通过螺杆旋转驱动阀组运动,使过流面积发生周期性变化,导致阀组两端压降产生相应变化,从而产生周期性的轴向力,实现水力振荡效果。为较为准确地得到水力振荡器阀组两端压降,根据阀组流道的结构,建立阀组流道有限元模型。运用滑移网格和Realizable k-ε湍流模型对不同尺寸的阀组组合进行流体仿真分析,并结合试验数据验证仿真模型和结果的正确性。仿真结果对水力振荡器的阀组的参数设计有重要的指导意义。