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：为了揭示复合冲击载荷下全尺寸PDC钻头破岩机理,以温度为纽带,通过迭代算法建立复合冲击载荷下PDC钻头破岩流固热耦合仿真分析模型,同时以PDC钻头切削齿温度为评价指标验证仿真模型;从动态破岩过程、力学变化行为、温度演化规律和流场分布特征等4个方面完成复合冲击载荷下全尺寸PDC钻头破岩工作特性分析。分析结果表明:PDC钻头破岩流固热耦合仿真分析模型误差在10%以内,满足工程分析精度需求;PDC钻头破岩过程分为单齿破岩、平面破岩和深度破岩3个阶段,增加复合冲击载荷后PDC钻头最大扭矩增大66.3%,平均扭矩增大28.0%;PDC钻头的高温区域分布在钻头最底部切削齿表面,最高温度达到166.9℃;钻井液在PDC钻头刀翼外侧切削齿产生高压区域,最大压力达到107.9 kPa;钻井液在喷嘴出口处流速最大,达到6.1 m/s。研究结果可为揭示复合冲击破岩机理、开发高效PDC钻头提供理论指导和技术支持。

摘要：为解决海洋修井动力猫道设备整体工作效率低、自重过大等问题,结合虚拟样机技术,进行海洋修井动力猫道机械结构运动学动力学仿真分析,在仿真基础上利用遗传优化算法,选取各不同组件可进行优化的结构尺寸作为优化变量,分别以最大处理载荷和最快处理速度为目标对海洋修井动力猫道实现结构优化。结果表明:在以最大处理载荷为目标的结构优化中,安全因数均大于1.5的情况下各组件减重12.5%~33.0%;在以最快处理速度为目标的结构优化中,安全因数均大于1.5的情况下各组件减重16.4%~38.0%。虚拟样机技术分析方法可为海洋平台其他设备结构轻量化设计提供参考。

摘要：为解决聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystalline Diamond Compact,PDC)表面泥包问题,设计一种氧化铝基织构化涂层。通过接触角试验,了解激光工艺参数对氧化铝基网状织构化涂层表面润湿性能的影响,结合接触角理论分析液滴在织构涂层表面的浸润状态,并借助室内动态防黏附性能评价试验检验泥浆液环境下织构化涂层表面防泥浆黏附效果。结果表明:织构化表面液滴处于复合润湿状态,处于Cassie-Baxter接触状态的液滴呈现出向Wenzel接触状态过渡的趋势;织构化AT13涂层的表面黏附量相较于基材减少9.7%。

摘要：在随钻扩眼技术中,扩眼器的射流效率决定了整个扩眼技术的效率,对整个扩眼技术应用极为重要。针对扩眼器和扩眼器刀翼水眼的液力特性,建立了其物理有限元模型。通过分析可知,射流可以起到清洗岩石切割和冷却刀翼的作用,扩眼器刀翼水眼的几何结构对射流性能有重要影响。为了优化扩眼器刀翼水眼射流性能,提出了将锥直型喷嘴应用于扩眼器刀翼水眼,对其进行了优化。该研究可为扩眼器刀翼水眼结构参数的优化设计提供理论指导,对提高侧钻完井质量、推广侧钻改造技术具有重要意义。

摘要：大功率超声波油层处理是当前广泛采用的物理法提高采收率工艺技术措施之一,该系统主要包括地面超声波电源、传输电缆、马笼头和井下换能器等组成,其中马笼头是大功率传输电缆与井下换能器的特殊连接装置,其传输的可靠性与寿命是当前迫切需要解决的难题。针对大功率超声波油层处理系统,提出一种大功率传输电缆与井下仪器连接装置,即新型马笼头结构设计方案,主要分为四个部分:电缆钢铠固定部分、弱点构件部分、隔离段部分和插件连接部分,内部充满用于绝缘的硅脂。电缆钢铠固定部分包括3个钢铠固定件、“O”型密封圈组成,并按照1:3锥度设计;弱点构件部分由传力件、拉力杆和锁位件等组成,电缆钢丝拉力通过钢铠固定件依次传递到传力件、拉力杆,其中拉力杆为弱点,其设计承载能力为2t;隔离段部分由玻璃钢棒、过线杆、连接螺钉和密封圈等组成,玻璃钢棒与过线杆之间、螺钉与过线杆之间都用螺纹连接;插件连接部分包括下接头、换能器上接头、插件座、防爆插头、防爆插座组成,插件座材料为聚四氟乙烯,形状为圆柱体,加工有两个插件通孔,孔内设计有用于防爆插头、插座定位的凸台。现场连接作业时,只需将超声换能器上接头定位孔对准电缆马笼头下接头定位销,旋转连接件,即可完成电缆与换能器的快速连接。

摘要：受海洋环境复杂干扰影响,多普勒式海流计的超声波回波信号易受干扰影响,包含多种频率成分,这给海流流速信息的解算带来困难。为解决多普勒海流计回波信号频率估计精度较差的问题,提出一种基于信号匹配追踪(MP)的频率估计方法,并融合改进型鲸鱼优化算法(MWOA)提高估计过程的效率。该方法利用混沌映射提升初始种群多样性,并引入自适应权重和非线性收敛因子提高算法局部寻优能力、搜索速度和求解精度。而后,对改进算法与其他优化算法进行对比测试,结果显示所设计改进算法在收敛速度和寻优能力上具有有效性和优越性。此外,通过对多普勒回波信号进行特征重构,开展MWOA-MP算法在噪声环境下的频率估计精度性能测试。在回波信号信噪比为–10 dB条件下,MWOA-MP算法相对传统方法抗噪声能力提高30%。与其他智能方法融合MP后的频率估计算法相比,MWOA-MP算法的估计误差在10 Hz以内,可满足多普勒海流计频率测量精度要求。

摘要：激光修复是一个急速加热与冷却的过程,需要通过缓冷措施调整激光修复过程中的温度循环。针对缓冷措施的不足和热处理工艺的复杂性,文章基于非线性热弹塑性理论,采用热-力间接耦合的有限元分析方法,实现了表面缺陷的动态填充修复,改进了现有三维热源以提高热源表达效率;在模型中引入底部自由的接触约束和边缘的夹持约束,设计了激光连续二次扫描工艺措施,建立激光二次热修复全过程数值模型并验证其可靠性,计算了连续二次扫描热修复过程的熔区温度、热应力并给出了其热变形规律。

摘要：深井超深井钻井过程中,受井眼狗腿度、机械钻速、顶驱转速等因素影响,技术套管的磨损问题不容忽视,严重时将会导致其抗外挤、抗内压强度明显降低,对井筒完整性造成极大隐患。为此,结合SK1井244.5 mm技术套管磨损原因深入分析,利用套管“磨损-效率”理论模型,建立了套管磨损量及剩余壁厚的预测方法,指出套管磨损严重位置通常发生在狗腿度较大的井深处,且随顶驱转速增加和机械钻速降低,套管的磨损量明显增大。通过将磨损套管分别简化成具有内壁不圆、不均度的含缺陷套管及“矩形槽”套管,建立了磨损套管的剩余抗外挤、抗内压强度计算方法及全井段剩余强度安全系数计算方法。分析表明,当顶驱转速高于100 r/min、机械钻速低于0.87 m/h时,SK1井244.5 mm套管的抗外挤最小安全系数将会低于1.0,需采取合理的钻井提速及防磨措施,以保证技术套管的强度安全。研究成果对于今后深井超深井的套管柱安全设计具有重要的指导意义。

摘要：以某平台双层海管立管为研究对象,综合考虑立管的约束形式及环境载荷、腐蚀等的作用,本文借用ABAQUS有限元软件完成立管在实际工况下的强度计算,进一步借助Fe-safe有限元软件完成立管的寿命计算。本课题结合光纤光栅传感技术,实现了对该立管关键部位的应力、应变状态的检测,获取了检测周期内管道的应力应变数据,将有限元计算结果与检测结果进行对比,完成模型准确性验证,结果表明,该疲劳损伤计算方法适用于海管立管的疲劳损伤研究。研究结果可进一步为海上工程设计和施工提供科学依据和安全保障。