某型摆式加速度计自动盖总成装配系统

摆式加速度计广泛应用于航空航天、船舶等领域的惯性导航系统中,其装配作业目前主要依赖于人工操作,产品一致性难以保证。鉴于此,本文针对某型摆式加速度计研制了一套自动装配系统。基于宏微结合的设计策略,搭建基于高精度运动滑台的微动平台,以及基于单轴机器人的宏动平台。确立了以微动平台为精调核心,以宏动平台辅助压装并实现不同功能模块工作位置调整的装配机制,同时设计功能模块上中下三层的立体分层式结构,在保证精度的同时避免作业空间的拥挤。引入六轴协作机器人并集成视觉系统,实现作业空间的全覆盖识别和自动化上下料功能。针对磁钢零件磁性力对装配精度的影响,采用零件内部辅助限位的方式,实现零件装配精度的保持。基于刚体变换,对系统进行误差分析并推导了误差补偿模型。实验结果验证,该装配系统的角度装配精度优于±0.03°,压装力精度优于±0.5 N,扭力精度优于±0.003 N·m,满足装配要求,为该型摆式加速度计的批量化生产提供了有力保障。

动力总成质心合成实验研究及误差分析

为了能够准确、方便地获得动力总成质心坐标,提出了一种动力总成质心的合成方法。通过三线摆测试系统分别对发动机和变速器进行了测试,对动力总成质心进行了合成计算,对比了合成值与实际测量值,并分析了实验可能存在的误差。结果表明,实验与理论结合的方法具有较好的便捷性与准确性,可为实际工程应用提供参考。

西湖凹陷直井井斜规律及原因分析

西湖凹陷是东海陆架盆地中规模最大的含油气凹陷。该区域储层埋深较大、地层岩性和构造复杂,导致直井井斜问题突出,急需解决防斜打直问题。基于区域地质和钻井资料,实钻资料和模拟计算分析相结合,开展了直井井斜规律及原因分析。该区域直井偏斜方向受地质构造影响明显,总体上符合沿地层上倾方向偏斜规律。构造作用强烈造成地层倾角较大是该区域下部井段严重井斜的首要原因,钻具组合和钻进参数不合适也是重要原因。研究结果表明,花港组上部及以上地层不易井斜,花港组下部及以下地层易井斜;井眼越深、井眼尺寸越小,井斜越严重。因此该区域下部易斜地层宜优先选用垂直钻井系统,不用或慎用钟摆钻具组合。

大倾角地层防斜打直技术

从井斜的原因入手 ,分析了 6种主要井斜控制技术的防斜、纠斜机理及特点 ;重点介绍了胜利区块大倾角地层防斜技术的研究与应用情况。

直井防斜打快理论研究进展

钻井过程中影响井斜的因素很多 ,且井斜给钻井、完井等作业带来一系列的危害 ,并造成巨大损失。近年来国内在复杂深井钻井中多次出现井斜问题 ,突出表现在玉门青西、青海柴达木盆地、四川川东、塔里木山前等地区。在现场使用较多的除钟摆钻具和满眼钻具防斜技术外 ,主要发展了偏轴钻具防斜技术、螺杆钻具配合PDC钻头防斜技术等 ,但总体来看在直井防斜打快方面进展不大。国外近年来则研制了VDS、SDD、VertiTrak、PowerV等具有主动防斜能力的自动化井斜闭环控制系统 ,成功地解决了高陡构造、断层、盐层等情况下钻进时的井眼质量问题。国内陡倾构造地区井斜问题非常普遍 ,因此应尽快开展新型防斜打快理论研究 。

直井眼钟摆钻具纵向振动特性的实验研究

为了了解直井眼中底部钻柱的纵向振动特性,利用根据相似理论设计出的钻柱动力学模拟试验装置,对不同参数组合下的钟摆钻具组合纵向振动特性进行了模拟实验研究。实验结果表明,钻柱的纵向振动主要与转速和钻压有关。转速一定时,提高钻压有利于减轻钻柱纵向振动;钻压一定时,降低转速有利于减轻钻柱的纵向振动;当对钻具施加的名义钻压一定时,随着转速的增加,平均钻压有减小的趋势。另外,在减小直井底部钻柱纵向振动的问题上存在钻压与转速的优化组合。

定向井稳斜段气体钻井井斜机理应用研究

国内各大油田在气体钻井试验过程中已经暴露出比较严重的井斜控制问题。在实际气体钻井过程中,为了控制井斜,通常都将钻压控制在较低的范围内,这就导致气体钻井提高机械钻速不明显,不能充分发挥气体钻井的优势。即使这样,井斜控制问题仍然未能被较好的解决。针对光钻铤钟摆钻具组合在定向井稳斜钻进过程中的问题进行研究。首先对光钻铤钟摆钻具组合在气体钻井过程中的井斜规律进行了探讨,给出了有关计算方法,对定向井稳斜段气体钻井设计中的几个关键参数进行了重点讨论,最后结合中石化川西地区DY1井四开稳斜段氮气钻井现场应用情况对光钻铤钻具组合的实际应用效果进行了分析评价。

单稳定器钟摆钻具组合优化设计

X油田部分构造属于山前构造带,地质构造十分复杂,钻井过程中使用常规的单稳定器钟摆钻具组合井斜难以控制。为了提高单稳定器钟摆钻具的降斜力,应用纵横弯曲法,研究单稳定器钟摆钻具组合取得最大降斜力时稳定器的安放位置。根据纵横弯曲法计算钻头侧向力的模型,应用VB6.0语言编制了下部钻具受力分析软件,计算了单稳定器钟摆钻具组合稳定器安放的合理位置。通过计算和现场应用分析,表明优化后的单稳定器钟摆钻具组合能够有效地控制井斜,为山前构造地带选择合理的钻具组合提供了依据。

井斜控制理论及防斜钻井技术综述

在钻井过程中，井斜给钻井工程带来一系列的危害，并造成巨大损失。早在５０ 年代，国外就研究了光钻铤在钻压作用下的弯曲问题，导出了有关计算模式；６０ 年代提出了双稳定器防斜钻具的理论，为满眼钻具的发展提供了理论基础；７０ 年代提出了用小势能法求解下部钻具的受力和变形。国内在６０ 年代以前，基本上是引用国外的理论和方法，进入７０ 年代逐步开展了防斜理论的研究。首先是唐俊才等人，指出了Ｈｏｃｈ 的公式推导中的错误，并给出修正公式；后来白家祉教授提出了用纵横弯曲连续梁理论求解下部钻柱的受力和变形；杨勋尧在研究钟摆钻具、满眼钻具基础上，得出简化的公式和图表，在川东指导钻井实践取得好效果。文中系统介绍了井斜控制技术，对井斜控制理论研究、防斜钻井技术研究及防斜钻井实践有重要参考、指导意义。

偏轴钟摆钻具组合力学特性分析

运用纵横弯曲连续梁理论和达朗伯原理 ,建立了偏轴钟摆钻具组合动力学分析模型。该模型能够用于求解钻头处的侧向力和转角以及偏轴接头处的侧向力 ,以评价钻具组合的防斜 (纠斜 )能力和偏轴接头附近的偏磨程度。计算结果表明 ,适当降低钻压或提高转速 ,有利于纠斜 ;增加偏轴接头偏心距或将偏轴接头位置上移 ,有利于纠斜 ,但不利于控制钻铤 (或接头 )偏磨 ;扶正器位置上移基本上不利于纠斜 ,也不利于控制钻铤 (或接头 )偏磨 ;偏轴接头处存在较大的接触力时 。

气体钻井钟摆钻具组合的有限元分析法

在现行的钟摆钻具设计过程中,将第一个稳定器及其以下钻铤简化为简支梁进行计算。常规钻井液钻井时,钻压常远远大于稳定器以下钻铤浮重,忽略钻柱自身重力对轴向力的影响;而气体钻井时,钻压小,钻铤浮重大,此时钻铤自身重力的影响不得不考虑。以管单元模拟钻具的物理及几何特性,以间隙单元模拟钻具与井壁接触,采用有限元法,对气体钻井过程中下部钻具组合受力及变形进行了动态数值模拟,对单稳定器及双稳定器钟摆钻具组合进行了分析。该有限元模型不仅考虑了钻铤自身重力的影响,而且考虑了钻铤自转对其变形的影响,为钻柱力学分析提供了一种有效的手段,也为气体钻井防斜打直提供了理论依据。

复合钻井防斜打快机理探讨

油气井的防斜打快问题是钻井工程中一直未能很好解决的经典性难题之一。分析了钻井参数与钻速的关系,揭示了复合钻井通过提高钻头转速,从而增加钻头破岩能量来提高机械钻速的机理;在分析井斜原因和钟摆钻具防斜打直原理的基础上,分析了直螺杆钻具和弯外壳螺杆钻具组合的防斜机理以及两者的联系与区别,指出在地层倾角较小时采用直螺杆钻具组合,地层倾角较大时采用弯外壳螺杆钻具组合,以达到防斜打快的目的。在LS001井的应用实例表明,复合钻井有较好防斜作用,机械钻速与常规转盘钻井相比有较大幅度的提高。

悬丝摆式加速度计摆组件自动装配系统

摆组件是微型悬丝摆式加速度计的核心部分,其装配精度直接影响加速度计的测量准确性。为此,开发了一台摆组件自动装配设备。设计了上下固定式和可拆装式工装夹具,摆组件通过可拆装夹具安装在对应的固定夹具上。由步进直线电机驱动穿丝夹钳实现悬丝相对于玻璃管的穿入,并由微力传感器控制张紧力。真空吸附装置集成于三维运动平台构成上装调模块,实现上工装拾取、搬运和定位。锁紧装置集成于电动转台构成下装调模块,实现下工装的固定与姿态调整。通过上下工装夹具的对齐及合体,实现最终装配。装配过程中借助反射棱镜,由单相机实现立体视觉测量功能。实验数据表明,装配位置精度小于15µm,平行度小于15µm,满足自动装配设备的稳定可靠、装配精度高等要求。

解决钟摆钻具在大钻压下增斜问题的新思路

通过对钻头处受力情况的深入分析 ,否定了以前在分析底部钻具组合时 ,将钻头处的边界条件看作铰支 (即弯矩为零 )的一惯做法 ,提出了应先将这里看作是固支 (即转角为零 ) ,只有当弯矩达到一定的值时 ,才能出现转角的新观点 ,并给出了计算弯矩最大值的计算公式。同时利用文中的结论 ,对在倾斜井眼中钟摆钻具在加大钻压时会出现增斜现象给出了合理的解释 ,并针对其产生的原因提出相应的对策。

螺杆防斜快速钻井机理探索

对螺杆和常规钟摆防斜组合的防斜、纠斜能力进行了对比分析 ,得出螺杆防斜组合在提高机械钻速的同时 ,其纠斜能力仍然要高于常规钟摆组合。并给出了螺杆防斜组合的接法及在实际应用中注意的问题 ,可作为现场技术人员的参考。

倒装钟摆钻具组合设计方法

倒装钟摆钻具组合是一种新型的直井防斜钻具组合,在小井斜角高钻压下表现出了较好的防斜特性。以311.5mm井眼为例对倒装钟摆钻具组合的设计方法进行了研究。通过对稳定器上下钻铤尺寸搭配以及不同钟摆长度的分析可知,适当增加稳定器以上钻铤尺寸,降低稳定器以下钻铤尺寸以及增加稳定器与钻头之间钻铤的长度将有助于提高倒装钟摆钻具组合的防斜能力。倒装钟摆钻具组合设计时,在钻头与稳定器之间的钻铤不与井壁接触的前提下,应该使设计的钻具组合得到尽量大的钻头转角。研究为倒装钟摆钻具组合的优化设计提供依据。

受拉钻铤结构及其防斜减振原理

直井防斜打直是钻井现场经常碰到的技术难题之一。提出了受拉钻铤的结构,它包括上、下两个钻铤,它们之间通过丝扣连接在一起,内部有内筒和弹簧。这种结构,当将下钻铤和上钻铤拧在一起并紧扣时,会使下钻铤和上钻铤受到拉力。同时在钻井时,受拉钻铤内部的高压钻井液会使其受到进一步的拉力。这样受拉钻铤受到了很大的拉力,从而使其不容易弯曲,可增加钟摆段的长度,进而提高了其防斜能力。实例分析验证了这种观点。同时由于压力是靠弹簧和液压传递的,所以其还有减振的效果。

气体钻井双稳定器钟摆钻具的模拟仿真分析

针对气体钻直井的井斜控制问题,设计了一套气体钻井专用稳定器,用有限元仿真软件对气体钻井专用双稳定器钟摆钻具的力学特性进行模拟分析。从钻具本身的结构参数、井眼参数以及钻井参数等方面考虑,分别讨论了上下稳定器间距、下稳定器与钻头的距离、钻压、井斜角以及上下稳定器尺寸与钻具钟摆力的关系,分析了各个参数对钻具钟摆力的影响程度。计算结果与相同条件下纵横弯曲梁理论得出的结果相对比,两者基本吻合。通过分析可知,使用该专用稳定器的钟摆钻具组合在用气体钻井时具有较强的防斜纠斜能力,能够有效地控制气体钻井井斜问题。

钟摆钻具扶正器安放高度计算

钟摆钻具是一种常用的纠斜钻具组合，在钻井中应用极为广泛。文中对石油工业部1987年颁布的“直井下部钻具组合设计推荐方法”中的钟摆钻具扶正器理想安放高度计算公式进行了推导，对公式的简化条件、力学模型进行了分析，并结合实例探讨了该公式的实际应用价值。这对进一步理解钟摆钻具扶正器理想安放高度的设计方法和指导现场应用具有一定的参考价值。

气体钻井条件下钟摆钻具组合运动规律模拟实验研究

为保证井下安全,气体钻井常常不使用或少使用稳定器,此时钻具组合更易发生弯曲而引起井斜。底部钻具组合(BHA)的动力学行为是气体钻井时发生井斜的主要原因。本文通过室内模拟实验,模拟研究气体钻井条件和不同钻进参数下BHA的运动状态及规律。研究结果表明,钻进参数、井壁摩擦系数等对BHA运动状态影响显著:钻压一定,转速低于门限转速时,BHA稳定正向涡动或规则摆动;转速在门限转速附近时,BHA无规则运动,运动状态不稳定;转速高于门限转速时,BHA稳定反向涡动。钻压一定时,提高转速使BHA反向涡动,有利于防斜打直;当转速一定时,提高钻压不利于防斜打直。在进行空气钻井时,可考虑在钻柱上应用滑套式扶正器(或滑套机构)并采用必要的技术措施减小摩擦系数,以减轻钻柱的振动,使BHA沿井壁较稳定地反向涡动,有助于提高防斜打直效果。