石油钻机数字化游车定位控制系统的设计研究

为提高起下钻作业效率与安全性,减轻工人劳动强度,提出计算机辅助起下钻的基本思想,通过制定游车系统定位的控制策略,并对控制策略和控制原理进行深入分析,开发设计了石油钻机数字化游车定位控制系统。对此系统测控软件的模块化组成做了简要介绍,通过对该系统的室内实验和现场测试,结果表明整套控制系统达到设计要求。

枯竭油气藏型地下储气库事故分析及风险识别

目前世界上76.2%的地下储气库是利用枯竭油气藏改建而成的,影响该类储气库安全问题的风险因素很多,机理复杂。为此,在储气库事故资料统计分析的基础上,借鉴输气管道风险评价方法,归纳总结出了枯竭油气藏型地下储气库存在注采井或套管损坏、注气过程中气体迁移和储气库地面设施失效的三类主要事故类型,对储气库系统中的潜在风险因素进行12大类、33小类的初步分类,并根据风险因素与时间的关系将风险分为依赖时间、稳定不变以及随机出现三种类型,进而采用事故树分析的风险评价方法,排查并分析了造成主要事故类型失效的风险因素,对主要事故风险因素进行了识别,提出了相应的风险评价程序,为制订枯竭油气藏型地下储气库事故防范措施和安全管理决策提供了依据。

管道凹陷研究现状

在对管道凹陷进行分类的基础上,综述了不同类型凹陷静压爆破强度和疲劳强度的研究现状。介绍了凹陷的回弹机理、回弹量的计算方法以及外载与凹陷深度的关系等方面的研究成果。对开展管道凹陷的力学行为、形成机理、评估方法等方面的研究提出了建议。

管内高压智能封堵技术

概述了管内高压智能封堵技术的发展现状。介绍了管内高压智能封堵系统的构造及工作原理,指出智能封堵器的结构设计及其应急处理技术、封堵压力及密封性能、微型液压系统设计及工作过程的建模与分析和超低频电磁脉冲通讯及控制技术是研发管内高压智能封堵的关键技术。通过对管内高压智能封堵器应用前景的展望,强调了我国当前加速研发管内高压智能封堵系统的迫切性。

套管段井筒完整性风险评价方法研究

井筒完整性评价的目的在于了解井筒风险状况,以便防止井筒结构产生失效破坏。影响井筒完整性的因素包括技术套管完整性、水泥环质量和地层因素3个环节,技术套管完整性是井筒完整性最重要的因素,而水泥环质量不好和地层条件差会增大井筒失效的风险,因此,整个井筒失效是3个环节失效综合的结果。利用层次分析法建立了套管井段井筒完整性的系统模型,给出了井筒完整性评价的整体思路,提出了利用套管监测、预测、测井等手段评价任意井段的井筒完整性方法,给出了对任意井深井筒完整性状态及全口井井筒完整性状态的风险评价模型。

海洋铺管船用张紧器的总体设计

为了提高我国海洋管道铺设能力,特别是深海管道铺设能力,在简要介绍国内外铺管船用张紧器的应用情况之后,对海洋铺管船用张紧器进行了国产化研究。经反复研究和论证,确定了海洋铺管船用张紧器的基本参数、总体结构方案和总体控制系统方案。最后给出了张紧器部分零部件的三维设计图。

油气水三相流压降理论研究进展

介绍了国内外近20年来油气水三相流压降理论研究的进展,分析了主流的两种三相流压降理论,即基于气液两相流相关式模型的三相压降理论和基于力学模型的三相压降理论,指出了两种压降理论的适用范围和存在的问题,提出了将三相流压降理论的研究同油水反相规律研究相结合的发展思路。

输气管道裂纹动态扩展的数值模拟

作为输气管道止裂控制的重要依据 ,必须要求其裂纹驱动力小于管道材料的断裂韧性 ,在这种情况下进行裂纹动态扩展的数值模拟就显得非常重要。建立了输气管道裂纹动态扩展的有限元模型 ,用弹塑性、大位移四边形的壳体单元离散管道。裂纹尖端后面的气体压力简化为指数衰减模式。裂纹的开裂采用节点力释放方法来模拟 ,即根据裂纹扩展速度 ,依次解除裂纹尖端的节点连接。裂纹驱动力用能量释放率G和裂纹尖端张开角CTOA两个断裂力学参量表示。分析了裂纹驱动力随内压的变化规律。

海底分离技术的最新进展

随着海上石油开采向着深水进军,海底油井产出物的水下分离成为了一个亟待解决的问题。针对不同油田的特点,海底分离技术主要包括海底气液分离,海底液液分离,海底气液固分离这3种类型。分别阐述了这3种分离技术应用的意义,对比分析了这3种分离技术常用的几种分离方法的原理和优缺点,介绍了部分已经应用到各个油田现场的分离装置。该项研究为国内科研人员进一步研究海底分离技术提供了一定的参考。

管道气试压稳压时间的计算与分析

为了定量地研究管道气试压稳压时间与其影响因素的关系,建立了气体试压时严密性试压稳压时间计算的数学模型。利用该模型对一段西气东输输气管线进行了实例计算。计算结果分析表明:稳压时间与管容、管径和内压有很大关系,管容越大、同一管容管径越大、压力越高的管道,需要的稳压时间越长;将强度试压和严密性试压合并后,所需稳压时间随试压压力的升高而增加。研究成果为管道气试压稳压时间的确定,以及强度试压和严密性试压不能合并提供了理论依据。

基于AMESim液压盘式刹车系统建模与仿真研究

液压盘式刹车是当今石油钻机使用最广泛的制动系统,其工艺特性直接影响着钻井作业的安全性和经济性。为研究和评价液压盘式刹车的工艺特性,在分析液压盘式刹车的组成和工作原理的基础上,基于AMESim软件建立了液压盘式刹车系统的模型,对影响液压盘式刹车动态响应特性因素进行了仿真分析,并进行了试验研究。仿真和试验结果表明,基于AMESim建立的液压盘式刹车的数学模型是正确的,仿真分析直观、可靠,为石油钻机刹车系统的分析、优化以及刹车相关自动控制技术的开发提供了良好的平台。

一种新型的管道封堵器

开发的新型管道封堵器由中心管、气囊、活塞、弹簧、夹板、护板、内接头、外接头、连接板和楔键等组成。该封堵器采用专用的送进机构送入管道,适用于管道维修作业中暂时封堵已卸压的管段。与现有用于油气输送管道维修的封堵设备不同的是,该封堵器不仅能实现双向自解封,适用于管道双向封堵,而且可承受0.1MPa的油气封堵压差,在施工期间可有效地防止油气漏失到动火区域,确保施工安全。

钻杆残余应力的磁声发射检测方法研究

阐述了MAE法应力检测机理及MAE检测系统的组成,并通过对磁声发射检测系统中磁化器磁化能力和磁化深度的试验,验证了采用50Hz交流调压器对钻杆进行磁化的可行性;详细分析了拉应力状态下钻杆材料的磁声发射信号特征,提出了采用信号强度相对变化幅度来反映应力改变情况,即通过试验拟合方程来评定应力水平的方法。

海底管道干式维修用封堵器的设计

海底管道在使用过程中,会由于各种原因而损坏,严重时需要更换损坏的管段,海底管道干式维修技术就是解决这一问题的方法之一。为了形成干式维修的环境,需要用封堵器将敞开的管口封住。新设计的封堵器是为配合海底管道干式维修工艺而专门研究的,它具有封堵压差大、可自解封等特点,由此可以将送进封堵器的工艺孔去除后,再进行干式维修,改变了以往工艺孔只能保留在修复后的管道上的传统做法,在一定程度上提高了管道修复后的完整性,减小了安全隐患。

基于多源信息融合的管道泄漏监测

采用OPC技术对管道运行参数进行远程高速采集,运用过程平稳熵对管道瞬变状态进行识别,将由管道泄漏引起的压力、流量、密度、温度等运行参数以及管道参数、油品参数进行融合诊断,以弥补单一传感器或同类型传感器进行泄漏诊断造成的泄漏识别准确度和定位精度较低等不足。将基于多源信息融合的管道泄漏诊断方法用于西部原油成品油管道的泄漏监测,结果表明,该方法能有效地识别泄漏,具有较高的泄漏定位精度。

海洋铺管船用张紧器的履带板设计与分析

针对我国海洋深水铺管船用张紧器相关技术研究和产品开发还处于空白状态的现实情况,经过对国外技术详细调研和总结,完成了张紧器的三维模型设计。张紧器的主要压紧机构是由履带板组成的履带系统,履带板的结构决定着张紧器的主要性能。利用Pro/E软件建立了履带板的力学模型,并在此基础上进行结构设计,最后应用ANSYS软件对设计的结构进行有限元分析。分析结果表明,所设计的履带板结构合理,此方法对今后设计其他规格张紧器的履带板具有借鉴意义。

天然气钻井人因失误事故风险定量评价方法

天然气钻井行业的事故率一直较高且人因失误占较高比例,目前尚无针对钻井施工过程人因失误事故风险的定量评价方法。为此,提出了应用德尔菲专家判断法定量评价钻井施工人因事故风险的方法,通过专家评分获得了与11类钻井作业活动相关的10种风险类别的可能性和严重度数据,计算了不同作业活动的风险水平。研究数据显示,钻井施工人因失误事故风险最高的风险类型是物体打击;人因失误事故风险最高的作业活动是钻进作业。研究结果可应用于跟踪钻井过程异常高风险时段,以便有针对性地采取风险消减措施,合理地部署现场安全工作,避免高风险的累加效应。该方法在5支钻井队应用后取得了较好的效果,可报告事故率由7.54%下降到5.24%。

用于深水海管铺设的双滚筒绞车设计研究

针对大牵引力的收放绞车国内相关研究文献很少的现状,开展了双滚筒牵引绞车的设计研究。设计的收放绞车最大牵引力4 000 kN,储缆绞车容绳量3 500 m,结构采用牵引绞车外加1个储缆绞车的形式。双滚筒绞车的2个滚筒均为动力滚筒,共由8台电动机驱动,借助钢丝绳与滚筒绳槽之间的摩擦来传递运动和动力。有限元强度分析表明,绞车滚筒和机架设计合理,其强度可满足牵引4 000 kN载荷的要求,保证了使用的可靠性和安全性。

深井和超深井套管磨损研究现状及发展趋势

在深井、超深井、大斜度井、大位移井及水平井钻井中,钻井时间延长,钻杆运动复杂,使其作用在套管上的侧向力增大,因此套管和钻柱的摩擦与磨损问题越来越突出。概述了近年来国内外深井、超深井套管磨损机理及预测技术的研究动态,讨论了套管磨损的机理及其影响因素,指明今后关于深井、超深井套管磨损研究的发展趋势。

国外钻井液微流量控制系统的开发与应用

针对钻井过程中在井眼压力管理方面存在的问题,国外近期开发了基于钻井液微流量控制的钻井技术。该技术在钻井液管路上设置了传感器和节流器,可以实现对进出口钻井液压力、流量、循环密度、流速等参数进行检测并进行反馈控制,从而达到合理控制井下压力的目的,在常规钻机和自动化钻机上均可使用。现场应用表明,该微流量控制系统能在不同井深、不同井段、不同钻机及不同钻井工况下连续使用,具有良好的可靠性和较高的控制精度,且操作方便,达到了设计目的。