一种集成在动力钻具上的发电装置

为解决油井智能钻具发电机功率受外转子尺寸和泥浆流量大小限制,难以满足智能化设备用电不断增长的现状,提出了一种集成在动力钻具上的发电装置,在现有的螺杆钻具结构基础上,不需增加涡轮叶片,将永磁发电机外定子嵌于传动轴壳体内壁上,转子的永磁体嵌于传动轴上,定子体积大,散热面积大,提高了发电机的功率等级。对发电机、输出稳压电路进行设计和建模,并通过仿真结果验证了设计方案的正确性。

钻柱疲劳累积损伤的计算方法

基于修正的M iner线性累积损伤理论,结合钻柱的S-N曲线,定义了钻柱应力循环一次造成的钻柱疲劳损伤量和钻柱疲劳累积损伤强度,建立了钻柱疲劳累积损伤的计算方法。算例分析表明:钻杆在井口处的单次疲劳损伤最大;当转速一定时,随着钻杆深度的增加,钻杆应力循环一次造成的疲劳损伤减小;在钻压一定的条件下,随着转速的增大,钻杆的单次疲劳损伤增大。该研究结果对于现场提高钻柱的平均使用寿命具有重要的工程理论指导意义。

深直井旋转钻柱空转功率消耗的数学建模

通过对深井旋转钻柱空转功率消耗因素的分析,考虑空转时离心力作用在井壁上引起的摩擦力导致的功率消耗,并将钻井液视为牛顿液体,运用柱坐标系建立了旋转钻柱在深井作业条件下空转功率消耗的分析模型。综合考虑空转功率与钻柱旋转的角速度、钻柱与井眼结构参数、钻井液粘度系数等因素间的关系,即旋转钻柱运动过程中的离心力和钻井液作用在钻柱上的剪切应力对功率的影响,建立了更加符合实际工况的数学模型。

钻柱螺旋屈曲时钻速与轴向力间的关系

在研究垂直井眼中钻柱在自重作用下发生屈曲时,一直沿用Lub insk i的临界钻压条件得出结论,但该结论是在静态下考虑钻柱的失稳问题时获得的,由于钻柱还会受到其他因素的影响,因而该结论具有明显的缺陷。鉴于此,通过考虑离心力和重力对钻柱屈曲的影响,运用能量法研究了钻柱最大转速与螺旋屈曲时临界轴向力间的关系。根据能量法原理,确定钻柱的弯曲变形能等于重力做的功和离心力做的功之和,推导了钻速和轴向临界力间的数学关系表达式。研究结果发现,在工作状态下,钻柱的临界压力会明显地小于静态时的临界力,这在一定程度上弥补了Lub insk i无重钻杆螺旋失稳条件的缺陷。对实际的钻探工程来说具有十分重要的指导意义。

斜直井钻柱螺旋屈曲时轴向力钻速和井斜角间的关系

通过考虑重力、转速和井斜角对钻柱屈曲的影响,利用能量方法研究了斜直井中轴向载荷、重力和离心力共同作用下钻柱的螺旋屈曲问题,着重研究了重力的轴向分力、转速和井斜角对钻柱屈曲的影响,推导了钻速、井斜角和轴向力间的数学关系表达式。理论分析表明,在相同条件下钻柱螺旋屈曲临界载荷随井斜角增大而增大,且呈非线性;临界载荷随转速增大而减小,且井斜角较大时减小幅度较大;钻柱重力线密度对临界载荷的影响大小与井斜角和屈曲模态有关。