摘要：针对“三相电机+减速装置+钻具”系统存在的机组冗长、效率低及可靠性低等问题,研发了钻井直驱永磁同步电机。设计计算了电机关键部件;以效率和齿槽转矩为优化目标,开展了电机稳健参数优化,采用田口法开展了电磁优化设计,筛选影响效率和齿槽转矩的4个显著因子作为可控因子,利用正交表对优化参数及其水平进行试验,计算了优化参数对效率和齿槽转矩影响程度,得到最优参数组合;开展了优化后电机的空载与负载电磁仿真分析,研究了空载与负载下电机性能,验证了电机优化设计的合理性;计算了电机额定工况运行下的主要损耗及关键部件生热率,仿真分析了电机在有、无钻井液通入下的温度分布,进一步验证了电机设计的合理性。研究结论可为井下直驱电动钻具设计提供理论依据,也可为海洋油气及水合物钻采设备的创新提供技术支持。

摘要：我国水下油气生产系统的技术水平还处于初步发展阶段,为保障国产化水下油气生产系统的成功实施,有必要开展水下油气生产系统可靠性相关研究工作。提出一种基于相似产品分配法和层次分析法(AHP)相结合的复合分配法,建立了典型水下油气生产系统模型和系统可靠性框图,并综合考虑国产化因素,建立了系统可靠性分配模型。通过专家评分系统构造出判断矩阵,运用复合分配法进行系统可靠性一次分配和再分配,将系统可靠性指标分配到各子系统及设备单元。对相似产品分配法、AHP以及复合分配法3种方法进行对比,对比结果表明,复合分配法可以优化系统可靠性分配系数,使得系统可靠性设计更加合理。研究结果可对国产化水下油气生产系统自主设计阶段工作提供一定的指导。

摘要：目前对水下采油树系统的可靠性分析大多只考虑了部分典型故障模式对系统的影响,为此,采用模糊故障树FFTA和FMEA相结合的方法对其进行了可靠性分析,并参考国外可靠性数据库OREDA,采用定性和定量相结合的方法分析了水下采油树系统故障模式发生的严重程度。分析结果表明:通过FMEA法分析,将失效模式危害等级划分为高风险、中高风险、中等风险、中低风险及低风险5个等级,得出水下采油树系统共有20种失效模式;油管悬挂器化学试剂注入耦合器、节流模块硬管及节流模块控制阀等9个部件属于水下采油树系统的薄弱环节,应该采取措施重点防范和定时检测。研究结论可以为国产化水下采油树可靠性设计提供理论指导。

摘要：为提高海洋钻井作业的综合性能,开展电驱动绞车补偿系统的方案设计和控制策略研究。针对国外单绞车补偿系统,提出一种基于双绞车的升沉补偿方案,钻机游动轮系的运动和受力完全对称,具有传动效率高、安全性好等特殊优势。设计系统关键结构参数,并基于能量流分析对绞车升沉补偿工作能力及其影响因素进行理论计算和分析,提出一种基于位移补偿方式的钻井运动联合控制方案,采用外环平台升沉位移和井底钻压闭环、内环矢量变频电机转速闭环的串级结构,选择合适的外环控制算法,并利用基于Simulation X的系统模型开展控制性能仿真研究。结果表明双绞车补偿系统在不同钻井工况下的补偿能力较强,钻井作业窗口较宽;该系统运行稳定,可以实现升沉补偿与自动送钻运动的联合控制,满足海洋钻井要求。

摘要：针对油管挂下放安装风险分析过程中因缺乏实际数据而无法量化分析的问题,提出一种基于模糊贝叶斯网络系统故障概率计算方法。该方法将区间模糊变量引入到根节点的构建中描述节点的模糊故障率,有效弥补了模糊贝叶斯网络系统在风险分析中故障数据不精确及逻辑关系不明确等方面的不足。将该方法应用到油管挂下放安装风险分析中,对油管挂下放安装失效事件进行了定量评估,得到事件失效的故障概率。分析结果表明:该方法有效解决了部件故障率模糊和不确定性的问题,具有一定的工程应用价值。

摘要：为实现海底输气管道泄漏扩散结果的实时可视化仿真,对海底输气管道泄漏扩散可视化仿真软件进行了结构分析与功能模块划分,以数值模拟实验为基础建立了海底输气管道泄漏扩散模型数据库,编写Matlab程序读取数据库信息并进行简化处理,生成了泄漏气体扩散影响范围数据点矩阵。使用统计学方法,并引入边界曲线拟合系数对泄漏影响范围边界进行曲线拟合,实现了对泄漏气体影响范围的实时判断。在此基础上,使用Matlab/C++混合编程方法,完成了海底输气管道泄漏扩散可视化仿真软件设计及开发。

摘要：水下生产系统作为深水油气资源开发的主流模式,设备安全可靠运行是保证资源开发和保护生态环境的关键因素。以乐东22-1南块气田为例,进行基于故障树的水下生产系统可靠性分配。首先将水下生产系统故障树模型分为4层,自上而下分别为顶事件、初级中间事件、次级中间事件和三级中间事件。然后采用复合分配法,对故障树顶事件采用基于概率重要度的方法进行可靠性分配,对初级中间事件利用可靠性再分配法进行可靠性分配,最后采取层次分析法对故障率发生改变的次级中间事件进行可靠性分配,最终将系统可靠性指标依次分配到子系统及零部件。分配结果与工程实际相符,并且可以针对失效率较高的薄弱环节,优化水下生产系统可靠性设计。

摘要：低速大扭矩潜油永磁同步电机直接驱动螺杆泵采油作为一项新技术逐渐被油田应用。为了评价该套系统的性能及可靠性,为实际应用提供依据,同时应用于教学,设计了一套潜油永磁同步电机直驱螺杆泵采油实验平台,主要包括潜油永磁同步电机直驱螺杆泵机组、油管路循环系统、控制系统和参数采集系统。完成了实验平台的设计、加工、安装及测试。该实验平台可有效开展不同工况下潜油永磁同步电机性能测试及采油系统性能测试,重点验证潜油永磁同步电机设计的有效性;采用该实验平台开展电机直驱螺杆泵采油实验教学,使学生深入了解新型采油设备及过程,理论与实验教学有机结合,对培养学生科学实验及创新能力起到了积极作用。

摘要：为评价潜油永磁同步电动机直接驱动螺杆泵采油系统开采稠油的效率及适应性,设计搭建了一套潜油永磁同步电动机直接驱动螺杆泵采油实验平台,开展了不同原油黏度下的实验研究,对测试数据进行了采集分析。结果表明,在4种黏度工况下,电动机效率均在80%左右,处于较高水平;随着原油黏度的降低,系统效率逐渐增大,说明该系统应用于稠油开采具有良好的适应性。

摘要：为了研究海洋大功率往复式压缩机曲轴系统中主轴承的受力情况,利用ADAMS软件建立仿真模型,分析了主轴承在旋转副和弹簧支承2种约束方式下的受力情况,得到支撑刚度、阻尼值与主轴承受力的关系。结果表明,这2种支撑方式下的主轴承受力趋势基本一致,但是弹簧支撑的幅值比旋转副约束的幅值小得多;随着弹簧支承的支撑刚度、阻尼的增大,主轴承力的幅值有一定程度的增大。仿真结果对轴系和机体的设计以及振动控制方面起到一定的指导作用,并为压缩机轴承的选用和润滑提供参考。