摘要：基盘收放系统是勘察船钻探系统的关键部件,主要用于钻柱定位、基盘收放及井口取样监控等工作。为解决基盘恒张力收放、井口定位和监测控制等问题,开展了基盘绞车、补偿装置、勘察基盘和脐带缆绞车的结构分析,对补偿装置和勘察基盘进行了理论计算与技术方案分析,基于此设计了配套于“海洋地质十号”勘察船的基盘收放系统。对该系统进行了厂内试验和现场应用,应用结果表明:基盘绞车和脐带缆绞车提升及下放功能、补偿装置恒张力补偿功能、脐带缆绞车恒张力功能、勘察基盘监测及控制功能均满足设计要求,取得了预期的使用效果。该基盘收放系统的研制及应用推进了海洋勘察关键装备的国产化进程,也为后续3000 m水深基盘收放系统的研制和地质调研提供了一定的参考。

摘要：为减小大洋钻探过程中井底钻压波动,提高钻柱补偿装置的补偿精度,开展了基于非水动力学船舶升沉预测方法的仿真研究。首先以船舶姿态传感器的升沉位移信号为输入,建立基于卡尔曼滤波的升沉预测模型,然后利用AMESim平台搭建450T死绳端钻柱补偿装置仿真模型,通过仿真的形式实现波浪信号的采集、处理和预测,再对引入升沉预测前、后的补偿性能进行对比分析,并针对升沉预测时间和海况对补偿性能的影响展开深入探讨。仿真结果表明:采用卡尔曼滤波进行升沉预测的方法计算量小、实时性高,能有效进行短期的升沉预测;升沉预测的引入可减小井底钻压波动、提高补偿性能,理想情况下,预测时间在0.4 s左右时补偿性能最优,而对于补偿精度要求高的场合,应在较好的海况作业且开启升沉预测为宜。研究结果可为钻柱补偿装置设计和控制系统优化提供一定的指导。

摘要：为促进旋流快分(SVQS)系统的工业应用、准确评估其性能,参照国家标准设计了一系列不同密度、黏度的油气模型,并采用商用软件FLUENT 2019 R3对一套Φ600 mm×3150 mm的SVQS系统进行了流动模拟和可行性验证。用单因素变量法分别研究了油气性质对系统无量纲切向速度和压降的影响;用标量输运方程分析了油气在系统内的停留时间分布规律。结果表明,无量纲切向速度随油气密度增加或黏度降低而变大;无量纲最大切向速度随油气密度增加或黏度减小而呈对数递增,最大为0.912;密度越大、黏度越小的油气在SVQS系统内的平均停留时间越短,最短可达6.279 s;压降、阻力系数不仅与系统的结构参数相关,也与油气黏度呈对数关系。拟合得到了与油气参数相关的无量纲切向速度、压降和阻力系数函数式,具有较好的普适性,可为SVQS系统的结构优化提供参考。

摘要：以FH28-105型环形防喷器壳体为研究对象,结合其不同工况下的不同载荷特点,采用理论计算与有限元方法相结合,得到了壳体在静水试验压力和额定工作压力下的力学行为特性和应力情况,获得其危险部位,并对其进行强度设计评价。通过多目标优化,以减重为目标,同时兼顾壳体的强度以及校核标准,对环形防喷器壳体的结构尺寸进行优化。结果表明:初步设计的环形防喷器壳体强度满足要求,危险部位出现在壳体卡爪槽的圆弧倒角位置处以及壳体内腔下方的倒角过度处;环形防喷器最终优化方案满足强度要求,相比于原结构尺寸,质量和塑性应变的优化幅度最大,分别为19.7%、15.6%,其他目标均获得了不同程度的下降,实现了在保证壳体强度标准的条件下对壳体进行减重优化。

摘要：四通接入式压裂管汇是使用较多的一种管汇布置方式,该布置下的流场性能、冲蚀性能备受设计和现场应用人员的关注。建立了压裂管汇四通冲蚀预测模型,使用CFD方法及Fluent软件,在压力、速度流场分析基础上,研究不同粒径、入流速度、陶粒密度对管道内壁的冲蚀影响与机理,并开展寿命预测。研究结果表明,四通内壁冲蚀率随陶粒粒径、流速、密度增大而增大,且四通交汇区域冲蚀现象严重。安全范围内,预测压裂四通管汇在最大平均冲蚀速率下的最小使用寿命为30000 min。

摘要：为提高压裂管汇的使用寿命,在传统的直角对接式布局基础上,设计了一种Y型对接式压裂管汇撬。运用Eulerian-Lagrangian方法与流体分析软件,分析获得不同结构参数下Y型对接式压裂管汇的流场压力、流场速度、冲蚀分布规律,并对Y型对接式布局进行优化。研究表明,随着对接角的增大,Y型对接式压裂管汇的流场压力、速度分布越不稳定,最大冲蚀速率随之减少,平均冲蚀速率随之增大;在对接四通拐角处设置过渡倒圆后,随着倒圆半径的增大,最大冲蚀速率及平均冲蚀速率随之减小;在对接角45°、倒圆半径20 mm时,最大冲蚀速率减小37.6%,平均冲蚀速率减少49.7%;Y型对接式压裂管汇的冲蚀速率比直角对接式结构有显著减小,提高管汇使用寿命。

摘要：油气开发趋势决定井深越来越深、压力越来越高,对套管头悬挂器结构强度提出了更高的要求,悬挂器系统结构直接影响套管头作业安全。基于重载、高压套管头本体和悬挂器支撑环结构,借助有限元仿真分析软件,在对支撑环斜角进行参数优选基础上,研究不同载荷下所优选支撑环系统结构的力学行为,并经试验证实所设计的套管头支撑环系统能够满足悬重3 000kN、耐压140MPa套管头设计要求,为相似套管头悬挂器支撑环承载性能研究及结构优化提供借鉴。

摘要：井涌或井喷发生后,成功关闭防喷器是保护井筒、避免事故恶化的重要措施;而确定关井载荷、界定关井时机对研制与安全运营高压井口装置具有重要意义。以超高压防喷器国产化研制为背景,针对井喷/井涌时地层气体大量侵入井筒、推动钻井液柱加速上行的极端恶劣工况,利用瞬变流理论建立硬关井后井筒环空水击波传播数学模型,计算大量气侵发生后不同时刻实施硬关井引起的井口动载荷,为设计、选用和校核井口装置提供载荷依据。针对防喷器压力等级,给出关井时机界定条件,提出在井口安装钻井液返速监测装置,当流速达到预警值时自动关井,确保井口装置安全。

摘要：对2FZ28-140型双闸板防喷器的壳体在静水试验压力和额定工作压力下进行有限元分析,并按照ASME规范进行强度校核。以双闸板防喷器质量、最大应力、危险薄膜应力、危险弯曲应力、危险组合应力为优化目标,采用响应曲面法进行防喷器的壳体结构优化,得到壳体的最优结构参数组合。研究结果表明:初步设计的2FZ28-140型双闸板防喷器的强度满足规范要求,危险部位出现在垂直通孔与长圆形通孔贯穿的相贯线处;防喷器的最终优化方案满足各危险工况要求,优化前后壳体的质量、最大应力、危险薄膜应力、危险弯曲应力、危险组合应力分别降低5.2%、5.4%、3.4%、18.6%、11.7%。

摘要：F35-35型多功能一体式防喷器组是针对车载修井作业空间受限而设计开发的,具有高度更低、质量更轻、省时省力的优点,是一种同时具备环形防喷器、双闸板防喷器两大元件功能的井控装备。为了优化结构,通过Pro/E三维软件进行实体建模,并进行有限元分析计算及校核,确定一次铸钢成型的一体式防喷器组主壳体满足设计规范。该新产品的现场应用情况表明,较常规防喷器组,减少了作业程序1步,优化了钻修井工艺;减少了密封泄漏点1处,降低了安全风险;取消了法兰大螺栓,节约了作业时间1 d以上。