油田污水处理设备的分布式PLC自动控制系统

针对大型油田污水处理设备负载量大和控制点多,必须满足油田对控制系统防爆性能的要求,还必须现场配置防爆控制柜就近控制,以实现部分操作功能等问题,采用DP主、从站结构开发出分布式PLC自动控制系统。该系统将从站PLC放置在设备现场,就近控制,将带有触摸屏的主控制柜放在值班室,监控整个系统,主站与从站之间仅铺设1根通讯电缆,就可很好地实现自动监控兼容现场人工控制,移运性好。现场应用表明,该控制系统操作界面友好,操作简单,完全满足油田对设备的控制要求及防爆要求,减轻了工人的劳动强度,避免误操作,提高了生产效率。

导叶式水力旋流器分离性能试验研究

为保证导叶式水力旋流器稳定、高效运行,对其结构参数和运行时的操作参数进行了优选试验,并对物性参数进行了分析。试验确定了该旋流器锥段最佳锥角为5°,导流叶片最佳结构为叶片数n=4,叶片出口角β=20°,流道宽度w=3.47mm。试验结果还表明,在一定范围内,分离效率随入口流量的增加而增加,且随分流比的增加而增加,但二者并非越高越好;密度、粒度越大的颗粒越有利于分离,且旋流器并非适用于所有固体颗粒的分离;所设计的旋流器对井下多相分离系统中砂的分离是可行的。

连续管注入头驱动方式优化设计

目前连续管注入头驱动方式在实际使用过程中均存在一定的缺陷。为弥补这些缺陷,同时提高注入头的使用性能,从注入头的结构特征和运转特性着手,在阐述各种驱动方式的基础上进行优化设计,提出了一种基于液压辅助的柔性同步驱动系统。运转及测试研究结果表明:柔性同步驱动系统可彻底杜绝未夹持连续管状态下运转注入头而出现链条单边转的现象,更便于链条维护、夹持块更换及连续管穿管操作。改进后的驱动方式在保留现有优点的情况下,链条运转同步性更好,连续管作业机在实际作业过程中的深度计量更准确,有效保证了连续管作业机的安全施工。

气旋浮高效油水分离器试验研究

为满足在场地空间受限区域含油污水处理的需要,结合水力旋流器分离速度快和气浮分离效率高的优点,设计出新型高效预处理设备——气旋浮油水分离器。针对影响该分离器分离性能的因素(结构参数、操作参数)进行了试验研究。试验确定了带中心绕流柱,导流板的伸展角为180°,与中心轴线夹角为60°为最佳结构;最佳进气量为300mL/min。试验结果还表明,在一定的范围内,分离效率随入口流量的增加而增加,且随分流比的增加而增加,但二者并非越高越好。经过优化的气旋浮油水分离器能够满足油水分离预处理的需要。

车装式大容量连续管作业机的研制

为了确保连续管在页岩气开发中的高效应用，根据国内油田地域环境特点研制了车载式大容量连续管作业机。整机采用2车装自走式方案，上装设备全液压驱动，主车底盘采用下沉式框架结构，滚筒下沉安装，在满足国内道路运输条件的情况下，尽可能增加连续管容量。该作业机适用连续管外径38．1～50．8mm，注入头最大提升力360kN，最高运行速度75m／min。现场应用结果表明，该设备运行情况良好，取得了良好的经济效益和社会效益，具有广阔的市场应用前景。

川渝地区页岩气专用连续管作业机的研制

现有的连续管作业机中,超过?50.8 mm-5 000 m的作业机均为拖装结构,受山区多陡坡、急转弯等道路条件限制,底盘动力和转弯半径等不满足要求;同时,研制的?50.8 mm-6000 m连续管作业机作业时须两车并排放置,操作员只能依靠摄像头监测滚筒排管情况,不符合作业习惯。为此,研制了两车一橇结构的车载式连续管作业机。该作业机采用主车+辅车+操作橇的结构形式,将控制室、控制室软管滚筒和发电机等部件安装在一个可升降的运输橇中,形成操作橇,作业机主车底盘安装连续管滚筒处采用框架式结构,可实现滚筒下沉1.05 m,确保滚筒具有?50.8 mm-6 000 m连续管的缠绕能力。现场应用结果表明,该作业机可实现通井作业,最大下井深度达5 075 m,满足川渝地区页岩气井的各类作业要求。

连续管作业机滚筒液压传动系统方案设计

为进一步提高连续管作业机滚筒的性能,使滚筒能更好地与注入头进行协同工作,满足各种作业工况要求(尤其对于橇装设备及超深井复杂作业),对滚筒液压传动系统方案进行研究。通过分析滚筒工况,对3种滚筒液压传动系统方案进行对比分析,得出最优方案并进行试验验证。现场应用情况表明,所采用的方案能满足作业时的多种控制要求及各种作业工况,操作简单、安全可靠,进一步提升连续管作业机性能。

连续管作业机自动控制系统研究

为了改进连续管作业机液控或电控液的传统手动操作模式,提升连续管作业机的自动化水平,提出连续管作业机自动控制系统。分析了操作与工况之间的关联性,在电液控制基础上引入逻辑判断和程序控制,并以气化采煤连续管装备为控制对象设计开发了一套应用样机。样机在模拟试验和现场应用中均取得了良好的效果。研究结果表明:连续管作业机自动控制系统可体现连续管作业机的自动化和信息化水平,解放劳动力的同时,操控更便捷。该系统的成功开发为复合连续管钻机控制系统的研发打下了基础。

用于连续管作业的整体吊装遥控重载塔架

苏里格南区块速度管柱作业时,现有塔架无法满足现场施工要求,为此,开发了整体吊装遥控重载塔架。该塔架采用模块化设计,可灵活叠装及组合,能满足多种井场和作业工艺要求。对结构件进行受力分析与计算,并进行了400 kN载荷试验,结果表明塔架整体满足强度、刚度要求。采用电液控制及远程遥控技术控制顶层注入头橇架所安装的注入头垂直顶升、水平移动及转动,其中顶升液压油缸能实现任意位置无级锁止,对电器元件进行防爆设计,满足油田Ⅱ类防爆要求。整体吊装技术实现丛式井井组间的快速平移,大幅节省作业过程中注入头、防喷系统等设备的安装及拆卸时间。现场应用结果表明,该塔架不仅能满足苏里格南区块速度管柱作业工艺要求,而且满足深井超深井、海洋平台及丛式井等作业要求,具有广阔的应用前景。研究结果对类似塔架的开发有一定的指导意义。

氢燃料电池汽车关键技术研究现状与前景分析

系统介绍了氢燃料电池关键技术及相关核心部件应用现状,对比分析了各类氢能燃料电池技术优势与不足,重点阐述了质子交换膜燃料电池技术研究现状。同时,结合燃料电池技术详细介绍了氢能燃料电池汽车工作原理与动力系统,重点分析了燃料电池发动机技术以及配套核心材料、关键零部件应用现状与研制成本。最后,对氢能燃料电池汽车发展趋势与技术路线进行了深入思考与展望,未来氢能燃料电池汽车应当从降低燃料电池关键部件研制成本、提高有效使用寿命出发,推动燃料电池汽车商业化发展;此外,着力研发天然气掺氢(HCNG)内燃机将是未来拓展氢能交通运输领域的重要方向。

注入头夹持块夹持性能研究及结构优化

夹持块是注入头的核心部件,对注入头整体可靠性具有至关重要的影响。为了探讨注入头夹持块的夹持性能,基于非线性接触理论,建立了夹持块夹持力学模型,从正压力、连续管应力及管径偏差适应性等方面综合分析了夹持块性能,并提出一种高效率弹性夹持块。研究结果表明:常规夹持块正压力和效率随其与连续管外径偏差的增大而降低;同常规夹持块相比,弹性夹持块平均正压力提升20%~37%、接触面积提升6%~10%,效率提升35%~57%;弹性夹持块沟槽和底部壁厚具有一个最优值,基于选用的分析参数,建议槽宽取值40~60 mm,底部壁厚取值8~10 mm。理论分析结果与试验结果非常接近,有助于注入头和夹持块的优化设计。

新型碳纤维连续抽油杆作业机的研制

针对现有碳纤维连续抽油杆起下装置提升遇卡时无法完成作业、不能完全固定使得碳纤维连续抽油杆在井筒内晃动而造成偏磨,上方和下方均无限位造成碳纤维杆夹持不稳或夹持位置不准等问题,研制了新型碳纤维连续抽油杆作业机,并研究形成了碳纤维杆夹持、缠绕排杆及防偏磨刮泥等关键技术。该作业机为两车装结构形式,运移快速,成本低,适用范围广;整机系统集成化程度高,操控性能好,响应速度快,安全快捷;各部件性能符合设计要求,实现了碳纤维连续抽油杆的可靠夹持和整齐排杆。现场应用结果表明:新型碳纤维连续抽油杆作业机运转正常,高速起下、不伤杆、不偏磨;可以降低抽油井能耗,提高抽油效率,具有广阔的应用前景。

连续管倒管器优化设计

国内现有倒管器存在工作时主轴不旋转导致其磨损严重,且运转不平稳;无法适应运输滚筒上不同中心孔布局;排管臂无法调整排管角度以适应注入头导向器高度,可能使连续管进出排管器时大角度弯折,从而导致连续管表面损伤等问题。研制了一种新型连续管倒管器,采用有限元分析方法以及现场应用,验证了该倒管器设计可靠性及现场适应性。现场应用结果表明,该倒管器适用连续管外径38.1~63.5 mm,运输滚筒外径2700~3700 mm,运输滚筒宽度1780~2300 mm,最高倒管速度20 m/min,既能实现运输滚筒的快速安装、高效倒管,也能驱动运输滚筒直接实现连续管起下作业。相关研究加快了连续管配套装备国产化进程,有助于推动油田现场实现降本增效。

国外连续管钻井系统发展与应用

随着连续管钻井装备、钻具组合和钻井工艺的不断发展,连续管钻井技术作为一种成本低、效率高、安全可靠的新技术,已成为钻井领域的技术热点。介绍了连续管钻井系统的构成;总结了连续管钻机发展历程和技术特点;分析归纳了典型连续管钻具组合的结构及特点。提出了连续管钻井系统在国内的发展思路。

测井用大管径连续油管电缆注入装置研制

在进行测井作业时,为了解决大管径连续油管的穿电缆难题,对比常规连续油管穿电缆方式,结合连续油管的应用环境,选用水动力牵引形式将电缆注入盘绕的连续油管中。通过电缆注入方案的研究,开发了电缆注入装置。电缆注入装置由电缆转盘装置、电缆密封系统、电缆记录装置、液压动力控制装置、电缆滚筒组成。现场测试与应用表明:该套连续油管电缆注入装置能满足大管径连续油管穿电缆的要求,无需移动运输滚筒上的连续油管,节省时间,降低劳动强度,安全可靠。

连续油管导向器结构形式及受力分析

对比分析国内外在役各种结构形式的连续管导向器结构,以其中的3种典型结构的导向器(支架式导向器、悬臂式导向器、单液缸支撑不可旋转导向器)为例,分析其优缺点。建立了力学模型,分析影响各种结构形式导向器受力的因素,为导向器的优化设计提供依据。分析侧向力对导向器的影响,当滚筒宽度较宽或连续管管径较大的情况下,不可忽视侧向力的大小。给出了各种结构形式导向器推荐的使用范围。

页岩气井连续管井口快速安装装置的研制

为解决深层页岩气开采区域连续管作业井口装置安装劳动强度大、效率低、风险高的问题,结合页岩气用连续管作业工艺、崎岖道路运输条件限制、高压井控装置配套、井口装置快速连接方式等多方面因素,研制了连续管井口快速安装装置。该装置将连续管井控装置整体预连接后放置在专用底盘车单独运输,配合举升式桁架系统、注入头连接器和工具连接平台,实现连续管作业井口装置机械化高效安全连接。通过现场试验验证,该装置可满足深层页岩气井钻磨、射孔、打捞、通刮洗井等多种连续作业需求,节约井口装置安装时间70%以上,显著提高了连续管作业井口安装拆卸的作业效率和安全性,同时降低了现场作业人员的劳动强度。

LG360/60T连续管作业机测井改造及应用

为解决大斜度井和水平井中测井难题,将电缆测试技术与连续管技术相结合。对常规的连续管作业机进行改造,应用电缆密封和多通道信号传输技术,实现连续管作业过程中测井。其中,电缆密封头可密封从连续管中引出的电缆,实现液电传输的分离,密封压力可达70 MPa。集流环可用多通道,360°旋转传输,可将信号从旋转的滚筒体内传输到控制室内。现场应用表明,该作业机测井改造后,满足连续管测井作业要求,实现连续管电液传输分离,电缆可准确传输井底信息,实现井底作业可视化,作业安全可靠。

重载连续管倒管器的研制及应用

为满足深井超深井油气勘探开发对大管径大容量的连续管需求,优化设计连续管倒管器,提高了倒管器承载能力和运转稳定性,研制了一种重型连续管倒管器并加工制造在现场应用。该倒管器由底座、传动总成、支撑总成、排管总成、控制系统等组成,它采用双侧同步驱动,利用传动链轮增大输出扭矩,可适用于外径最大185″的运输滚筒。现场应用结果表明,该倒管器可承载2″-8000 m连续管并将其导入连续管滚筒中去,使用过程安全、高效,可为深井超深井油气勘探开发提供装备支持。

注入头马达壳体高温实验分析及液压系统优化

为分析注入头液压马达壳体温度高的原因,进行了注入头液压马达壳体温度的实验。针对不同实验方案记录数据并进行分析。依据实验情况进行优化后,现场应用结果表明,优化后的方案对液压马达壳体温度升高有很好的改善效果,能更好地满足现场工况,提高现场作业的安全性。