摘要：前期研制出的自激式水力振荡器利用特殊流道和钻井液循环产生周期性振动,无运动件和橡胶件,耐高温、耐腐蚀、可靠性高、成本低,有效地解决了页岩气井长水平段滑动钻进托压的问题,但该工具压降较大、易导致泥浆泵过载,限制了其在页岩气水平井中的推广应用。为此,提出了一种优化上述自激式水力振荡器的方法:利用Plackett-Burman设计方法筛选出影响工具平均压降和压降幅值的显著因子;基于Taguchi方法建立正交实验表优化显著影响因子,通过均值分析和方差分析逐步确定了最优参数组合;最后采用数值模拟及室内实验的方法对比评价了优化前、后工具的性能。研究结果表明:①在数值模拟的条件下,排量为30 L/s时,优化后工具的平均压降由3.6 MPa降低到了2.9 MPa、压降幅值由4.0 MPa降低到了3.5 MPa;②在室内试验的条件下,优化后工具的平均压降由3.7 MPa减小为3.0 MPa、冲击力由44.5 kN减小为41.3 kN,达到了优化目标。结论认为,采用Plackett-Burman设计与Taguchi方法相结合的方式优化工具流道结构参数,可以在保证冲击力较大的同时降低工具压降。

摘要：探究声波在实际钻柱中的传播特性和规律是随钻信息声波传输技术的一项基础性研究工作,而国内在这方面才刚起步,仅进行了一些理论研究和室内实验工作。为此,基于已有成果,研制了基于压电效应的纵向变幅杆井下声发射换能器和地面声波信号接收换能器,设计了钻柱中声波传播特性的现场井下实验方案。采用钻井工程上常用的？127 mm钻杆,分别在200 m、430 m、542 m、700 m、827 m、997 m等6个不同的深度点,测试了400～4 000 Hz频率范围内不同频率声波在钻柱中的传播特性,并分析了测试结果,进而认为,基于钻柱的声波传输技术用于随钻信息传输是可行的。研究结果表明：①有一些频率的声波可以在钻柱中传播,而另一些频率的声波在钻柱中传播能力则很差;②声波在钻柱中传播衰减程度与声波频率、钻柱长度和周围介质有关,在介质为清水的情况下,平均衰减值约为0.05 d B/m;③综合考虑数据传输速度与衰减等因素,可用于数据传输的声波频率应为400～1000 Hz之间的一些频率点,最佳频率点为600 Hz、650 Hz和950 Hz。结论认为：在试验井中的实验得到了钻柱中声波传播的重要数据和结论,可以为声波传输技术的研究和应用提供技术基础和依据。

摘要：在火成岩等裂缝和微裂缝发育地层的钻井过程中,井壁掉块甚至井壁坍塌引起的卡钻事故时有发生,严重影响了钻井安全和施工进度,要解决上述问题,需要在钻前了解地层的裂缝分布情况,进而设计合理的井身结构并采用有针对性的钻井工艺。为此,在详细分析声波速度与岩石力学特征参数关系的基础上,给出了以声波测井数据为依据的裂缝概率分布的定量计算方法,并且通过分析井径对声波时差影响的机理,提出了井径对声波时差影响的校正方法,进而建立了基于声波测井数据的裂缝识别模型。将该模型应用于准噶尔盆地2口深探井,应用效果表明:1裂缝识别结果与井径分布情况吻合较好,从而反映出该方法能够较准确地对裂缝进行识别;2井径变化对于声波时差会产生较大的影响,在数据处理过程中必须进行校正;3该方法利用常规的声波测井数据进行裂缝识别,也为一些仅有常规测井资料的老井进行裂缝识别提供了一条新的途径。

摘要：泡沫金属具有质量轻、体积小、换热面积大和热导率高等特点。利用泡沫金属优秀的导热性能及螺旋管的扰流能力,设计一台带有蓄热功能的螺旋管式烟气余热回收装置,以一台400 kW柴油机烟气数据为依据进行数值计算,考核装置在不同螺旋尺寸下的换热、蓄热能力,并结合工程实践考虑选取30 mm管径、40 mm螺距的螺旋管设计,蓄热材料为泡沫金属复合二元硝酸盐,金属基体为铝,填充材料为质量比3∶2的硝酸钾与硝酸钠混合物,相变材料与金属基的质量分数比为91.6%∶8.4%。结果表明,装置占用平台面积为3.3 m2,装置换热量为184 kW,蓄热功能的加入使余热回收装置对工况变化的敏感度降低了54%。可解决海洋石油平台余热回收面临的空间有限、余热资源不连续等问题。

摘要：提出基于应变的热采井套管设计方法,确定基于应变的设计准则,通过建立三维弹塑性有限元模型,模拟分析热采井多轮次生产过程中应力和应变变化规律,并以胜利油田A井为例进行实例设计。结果表明,该设计方法密切结合热采井"注-焖-采"生产过程,可考虑多轮次循环温度载荷对套管的损伤程度,通过计算多轮次生产条件下套管上的累积塑性应变,依据热采井生产轮次要求及应变准则,科学灵活地设计套管,可以为热采井套管柱设计提供新思路。

摘要：如何合理设计内滑套结构参数,使得内滑套结构强度较高的同时,压裂球推动内滑套运动所需压力较大,是计数式全通径压裂滑套设计的难点之一。为节约设计时间与成本,采用Plackett-Burman设计筛选影响压裂球推动内滑套运动所需压力的显著因子,利用响应曲面法建立显著因子与多响应之间的回归方程并判定方程的有效性,将多目标优化问题转化为单目标优化问题并确定合适的目标函数,基于遗传算法寻找最优结构参数。基于Ls-dyna模拟压裂球推动内滑套运动过程,结果表明,优化后压裂球推动内滑套运动所需压力由4.8 MPa提高到7.2 MPa,运动过程中的最大应力由992 MPa增大到1 036 MPa,但仍小于材料的许用应力。进行了内滑套样机室内模拟实验,优化后压裂球推动内滑套运动所需压力由5.1 MPa提高到了7.6MPa,表明Plackett-Burman设计、响应曲面法及遗传算法相结合用于优化内滑套结构参数是有效的。

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：钻井自动化是石油行业发展的必然趋势,钻井液性能自动化测量技术也已开始从室内走向现场。研发出一套钻井液性能在线测量仪器,该仪器具有实时测量、连续记录、自动测量、数据远传4个特点,采用变径管式流变性测量方法、双管串联型振动管、离子选择电极法进行钻井液性能测量,通过采集系统将测量结果进行整合;所采用的软件分为9个界面,将测量结果以图形形式直观地展示出来。该仪器在胜利油田多口井和中海油3口高温高压深井进行了现场应用,应用的最高密度达2.30 g/cm^3,仪器测量数据与人工手动测量结果基本一致,误差在设计范围内。该仪器的应用能够有效提升钻井效率,保障井下安全,该技术是国家油气安全战略的需要,对加速钻井自动化、信息化、智能化升级改造有着非常重要的意义。

摘要：针对钻井自动化中的吊卡方位需要人工参与,存在识别定位缓慢和准确性差等问题,建立了基于双目视觉的吊卡自动识别和方位检测系统。通过搭建双目相机视觉检测系统,对获取的吊卡图像进行标定、立体校正和立体匹配,进而获取吊卡图像的深度图。在原YOLOv5s目标检测算法的主干网络中引入卷积注意力机制模块,将要识别的目标即吊卡图像进行增强,进一步提高吊卡的识别准确率,结合深度图计算出吊卡中心位置相对机械手的距离和偏转角度,从而实现自动送管。通过在钻井平台的试验,验证了吊卡识别和检测方法的有效性。所得结论可为钻井平台自动化程度的进一步提高提供技术借鉴。

摘要：准噶尔盆地清水河组以深地层不确定因素多、可钻性差、压力体系复杂等问题,严重制约了下组合深探井的勘探开发进程。为此,分析了该盆地征10井深部不同地层的钻井工程难点,开展了井身结构优化设计、异型齿PDC钻头研制、高效井壁稳定钻井液及恒定井底压力钻井等关键技术研究。研究结果表明:形成的下组合深探井配套技术首次在征10井中创造了准噶尔盆地最深钻井(7802 m)的纪录;屋脊齿PDC钻头配套具有长寿命的等壁厚螺杆钻具复合钻井施工,实现了准噶尔盆地腹部深层钻井提速;合成基钻井液能够有效减少因滤液作用造成水敏性地层水化膨胀产生的掉块,是解决准中目的层段井壁失稳、保证井眼质量的首选。研究结果对复杂超深井的钻井提速提效具有重要的指导意义。