摘要：油气开发后期,退役井数量急剧增加,完井修井作业中套管磨损、卡钻等问题突出,退役经济耗费显著增加。为最大限度减少卡钻和退役经济耗费,有必要开展新型套管切割技术及装备的研发与应用。首先,总结了现阶段井下管柱切割技术的主要类型、工作原理和配套装备,包括机械切割、磨料射流切割、聚能切割、化学切割、电弧切割以及激光切割;对比机械切割、磨料射流切割以及特种切割方式的技术发展现状和趋势,分析上述切割方式的工程应用及优缺点;在此基础上,提出面向高效套管切割工程需求的主要切割技术及工具。结合目前切割技术及工具的发展现状,对未来井下管柱切割技术给出优化割刀性能、加强磨料射流切割的控制、研制新型切割工具及切割工具智能化等建议。

摘要：随着全球油气资源开采的不断深入,深井和超深井钻井提速技术逐渐成为提高地下油气资源开采能力的重要手段。其中高压射流辅助钻井技术是油气钻井提速的重要技术手段之一,不仅能大幅提高钻进效率,还能延长钻头使用寿命、降低热磨损和增加井底清洗效果。为此,在系统介绍高压射流辅助钻井理论的基础上,重点阐述了高压射流破岩、射流—机械联合破岩和射流辅助携岩机理,探讨了射流辅助钻井技术的发展趋势,并对地面和井下2种主要增压方式及相关设备进行了详细论述,最后结合射流辅助钻井的发展历程,深入分析了脉冲射流、磨料射流、CO_(2)射流等先进射流辅助钻井破岩及携岩的发展趋势。研究结果表明:(1)未来地面增压泵将朝着大泵压、大排量方向发展,井下增压器将会进一步致力于延长寿命和提升可靠性;(2)先进射流辅助钻井虽然存在一定不足,但是其辅助钻井优势突出,有望解决目前地面增压与井下增压的瓶颈。结论认为,对高压射流辅助钻井技术、射流增压装置和先进射流辅助钻井技术现状的回顾和分析,明确了制约当前深层油气优快钻进的关键问题,为钻井提速提效提供了新的研究思路和发展方向。

摘要：针对传统焊缝图像滤波实时性差、处理速度慢的问题,提出了一种中值滤波快速系统的FPGA实现方案。首先,在Quartus II软件开发平台中进行系统总体设计,完成了上位机交互模块、地址发生器模块、数据流控制模块和流水卷积中值滤波算法模块的模块化设计,并在数据流控制模块的时序作用下,实现像素分块读取功能及数据的流水线处理功能,进而构建快速滤波卷积核,执行流水中值滤波算法;其次,在Modelsim仿真平台下验证该系统的功能;最后,在MATLAB环境下将本文设计方案与传统的2种中值滤波方案处理的结果进行对比。实验结果表明:以分辨率为600×400的焊缝图像为例,本方案能在保证峰值信噪比的情况下,极大提高处理速度和数据吞吐量,满足图像实时处理的要求。

摘要：输流管道常用于石油天然气行业中,管内流速过高会引发结构失稳,掌握输流管道临界流速的计算方法至关重要。实际工程中输流管道经常受到热荷载的作用,比如加热输送的原油管道和供暖管道等。热荷载作用下的输流管道受到额外的轴力,其自然振动频率及临界流速与普通输流管道存在一定的差异。基于哈密顿原理推导得到热荷载作用下两端支承输流管道的振动偏微分方程,通过分离变量将方程简化为一元四次齐次常微分方程,并根据临界流速条件求得其通解,给出了适用不同边界条件的输流管道临界流速解析表达式。基于算例分析了不同边界条件下线性热应力和非线性热应力对输流管道临界流速的影响,并与微分求积计算方法的结果进行对比,验证了给出的解析计算方法的准确性。研究表明相对于微分求积法,提出的解析方法计算更加简单,准确性更高,可以更方便的得到输流管系统的临界流速值,有利于指导工程实践;线性热应力和非线性热应力作用下的输流管系统的临界流速均随着热荷载的增加而降低,且下降速度越来越快;同等情况下非线性热应力作用下临界流速大于线性热应力作用下的临界流速,且随着热荷载的增加,两者间的差距逐渐增大;对比边界条件发现,固定边界条件能够承受的热荷载最大,因此对热荷载作用下输流管系统施加固定边界条件有利于提高系统的稳定性。本文提出的热荷载作用下输流管道临界流速的解析方法在工程现场可以方便快速地得到准确的临界流速,为热荷载作用下输流管道系统的设计和安全评价提了参考依据。

摘要：非黏结柔性管道骨架层由不锈钢材料互锁缠绕而成,主要用于抵抗外压防止软管发生压溃失效。骨架层失效是柔性软管故障的最大风险,骨架层失效模式主要分为压溃失效和拉伸失效。采用非线性有限元方法并且考虑几何大变形、材料非线性、接触和摩擦等非线性效应的影响,对"S"型骨架层结构建立三维有限元模型,进行了单外压作用下的压溃失效分析和单一轴向拉力作用下的拉伸失效分析,而后开展轴向拉力和外压载荷组合作用下骨架层压溃失效分析。结果表明轴向拉力会一定程度上降低骨架层压溃承载力,相关结论可以为柔性软管结构设计和完整性评价提供参考。

摘要：铲刀形状对土壤推运过程的工作阻力有显著影响,且这种影响通常采用试验对比的方法获得,为了对不同形状铲刀之间的工作阻力进行比较,引入刃缘位置为量化参数进行对比分析。以砂土为推运介质,以Ⅰ型铲刀和C型铲刀为推运作业工具,针对2种铲刀共确定了4个相同的刃缘位置,在自行设计的试验装置上开展土壤推运试验研究。通过对比分析发现:在刃缘位置相同的条件下,C型铲刀的工作阻力在逐渐增加阶段的增速明显大于Ⅰ型铲刀,并很快达到推运稳定阶段;当2种铲刀的刃缘位置较小或较大时,工作阻力较为接近,最大相差不超过4.2%。当刃缘位置确定的作业倾角与实际铲刀相近时,2种铲刀的工作阻力在不同作业深度下呈现相反的结果,即作业深度较小时,Ⅰ型铲刀的工作阻力相对较小,最大可减小13.8%;作业深度较大时,C型铲刀更有利于推运作业,工作阻力最大可减小16.1%。因此,铲刀的工作阻力与刃缘位置密切相关,但在一定条件下需要考虑作业深度的影响,当铲刀形状不同时,其工作阻力对比可以将刃缘位置视为量化参数开展研究。

摘要：为满足各种工程结构和机械系统的低频测试需求,设计并研制了一种特殊三脚支架和等强度悬臂梁结构的可放大振动信号、增加灵敏度和有较宽工作频带的光纤Bragg光栅(FBG)振动传感器,建立了传感器的数学模型,测试了传感器固有频率、灵敏度、失真系数和横向抗干扰能力等参数。实验表明,研制的FBG振动传感器,其固有频率约为100 Hz,频带可达75 Hz,振幅分辨率为0.3 nm/mm,灵敏度为28.5 pm/m.s-2,用于检测75 Hz以下的振动是完全可行的。

摘要：为了分析水平井压裂微地震监测成果的不对称性,为客观评价压裂效果提供依据,文中综合应用微地震监测、三维地震、录井以及压裂数据,紧密结合精细地质研究、工程设计,系统分析了54口水平井压裂的微地震监测成果,总结了导致水平井压裂微地震监测成果不对称的因素,取得如下认识:(1)导致水平井压裂微地震监测成果不对称的因素主要包括工程因素、地质因素以及完钻井分布等三个方面,其中地质因素具体包括天然裂缝、断层、岩性变化、地应力等;(2)天然裂缝、缝长距离内的完钻井会诱导压裂裂缝转向,并沿着裂缝集中发育区和完钻井周围延伸,在水平井两侧形成不对称的微地震事件分布;(3)断层对压裂裂缝具有诱导和屏蔽作用,压裂裂缝沿着断面延伸,微地震监测事件呈面状分布,压裂裂缝无法延伸至断层另一侧,形成远离水平井的单侧分布;(4)纵向隔夹层、横向的岩性变化会对压裂裂缝的延伸起控制和封隔作用,在很大程度上抑制了压裂裂缝延伸甚至无法形成裂缝,形成微地震事件在横向和纵向的不对称性;(5)当水平井与最大主应力方向不垂直时,微地震事件分布与水平段存在夹角,形成角度不对称。

摘要：在传统的计算机辅助司钻控制室布局设计中通常采用交互式输入和修改,不能以全局最优化的思想支持布局设计全过程,故将遗传-蚁群算法引入司钻控制室布局设计中.根据人的认知特性规律,总结出布局原则,并建立相应的数学模型,将布局原则以目标函数变量的形式作用于布局优化过程.从工业设计的角度,研究了面向司钻控制室操纵器空间几何位置布局优化的适应度函数、信息素和启发信息的表达形式,建立了遗传-蚁群算法应用于司钻控制室操纵器布局优化设计过程中的流程.以某型钻机控制台上的操纵器布局设计为例,进行了多目标优化计算,实现了布局原则量化并与算法结合,提高了设计效率.

摘要：选用人工合成的膨润土水合物力学参数,以Drucker-Prager准则作为水合物沉积物的本构模型,通过模拟3轴压缩试验来验证材料正确性。建立单齿切削水合物的三维仿真模型,通过切削试验来验证仿真模型正确性,分析了围压对水合物沉积物破碎形式的影响,以及围压、切削深度和侧倾角对单齿切向力以及破碎比功的影响。仿真结果表明:围压的存在导致破碎过程中的挤压破碎区增大,水合物切屑变小,切向力与破碎比功显著增大;切向力与破碎比功随围压的增加而增大,但增大幅度逐渐变小;切向力随切削深度增大而增加,同时增加幅度逐渐增大,比功随切削深度的增大而逐渐减小,同时减少幅度逐渐减小。该研究结果可为绞吸式机械破碎单齿设计与开采制定提供参考依据。