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15000 m顶部驱动钻井装置的研制

石油机械 2024年第10期52卷 61-67页

作者：张军巧王博齐建雄张红军谢宏峰陕小平马瑞北京石油机械有限公司

为满足超深层油气勘探开发对钻井装备的需求,结合北京石油机械有限公司系列顶驱的研发经验,研制了15000 m顶驱。依据15000 m钻机的技术参数确定了主要技术参数;根据钻井工艺要求,设计了总体结构方案;应用模块化设计、理论计算和有限元... 详细信息

为满足超深层油气勘探开发对钻井装备的需求,结合北京石油机械有限公司系列顶驱的研发经验,研制了15000 m顶驱。依据15000 m钻机的技术参数确定了主要技术参数;根据钻井工艺要求,设计了总体结构方案;应用模块化设计、理论计算和有限元分析等方法,对关键模块进行了结构优化,分析了实时监测与维护技术、一键式协同控制技术和自动润滑技术。台架性能试验结果表明:该装置的各项性能指标均符合设计要求,启停、运行平稳,控制精准,装配合格,自动化和智能化水平高,能很好地满足15000 m钻井工况要求,有效提升了钻井作业效率和安全性。研制结果可为超深层钻井技术与装备的进一步研究和应用提供技术借鉴。

关键词：特深井钻机顶驱结构优化有限元分析台架试验协同控制

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大功率压裂泵液力端发展趋势及关键技术研究

石油机械 2024年第8期52卷 118-123页

作者：于大伟谭立军石喜军中石化四机石油机械有限公司

随着非常规油气井开发难度的增加,“大功率、超高压、大排量、连续施工”的压裂作业时,对大功率压裂泵液力端的使用寿命要求越来越高。研发长寿命液力端及其易损件,对于解决大型压裂作业连续性,降低工程成本和劳动强度具有重要意义。介... 详细信息

随着非常规油气井开发难度的增加,“大功率、超高压、大排量、连续施工”的压裂作业时,对大功率压裂泵液力端的使用寿命要求越来越高。研发长寿命液力端及其易损件,对于解决大型压裂作业连续性,降低工程成本和劳动强度具有重要意义。介绍了国内外大功率压裂作业装备及压裂泵技术发展情况,分析并阐述了国内外压裂泵液力端的阀箱、泵阀及盘根密封技术现状;通过对超深层、大规模连续压裂施工作业下的液力端适应性不足的分析,提出了大功率压裂泵液力端发展趋势;基于有限元仿真分析,开展了液力端关键件结构优化、材料优选、工艺改进等技术研究及产品研制。现场应用表明:长寿命液力端阀箱寿命提升400~600 h、长寿命泵阀寿命提升近1倍,高性能盘根寿命提升2倍以上。研究结果可为大功率压裂泵液力端技术迭代升级和发展提供参考。

关键词：压裂大功率压裂泵液力端发展趋势技术研究

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大功率油气压裂泵疲劳与密封技术研究综述

石油机械 2024年第5期52卷 88-97页

作者：张国友中石化四机石油机械有限公司

深井、超深井勘探开发对压裂泵各项性能提出更高、更好的迫切需求,推动了压裂泵各项研究的不断发展。为此,阐述了压裂泵动力端和液力端2个关键部分的寿命评估、结构优化和材料改性的发展历史、最新研究进展及展望,针对疲劳失效和密封失... 详细信息

深井、超深井勘探开发对压裂泵各项性能提出更高、更好的迫切需求,推动了压裂泵各项研究的不断发展。为此,阐述了压裂泵动力端和液力端2个关键部分的寿命评估、结构优化和材料改性的发展历史、最新研究进展及展望,针对疲劳失效和密封失效进行了分析。提出了适用于裂纹长度较小的疲劳寿命计算方法,由此可进行泵头体剩余疲劳强度评估;通过柱塞表面织构改进,形成复合材料,以综合体现各原料自身的优势来提升丁腈橡胶的耐油、耐磨和耐老化等性能的方式,实现对动力端柱塞密封性能改进;目前泵头体液压自增强技术实施复杂,对密封要求很高,已有部分研究把激光自增强技术应用于压裂泵泵头体中。所得结论可为压裂泵未来研究提供有益指导。

关键词：油气压裂泵泵头体疲劳寿命密封性能自增强技术

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页岩油全电动压裂装备配置与作业技术研究

石油机械 2024年第3期52卷 102-107页

作者：张国友中石化四机石油机械有限公司

利用电动压裂装备开展水力压裂是页岩油储层开发的新技术,还处于起步发展阶段,压裂装备的配套技术还不成熟、不完善。以胜利页岩油电动压裂装备为研究点,结合压裂施工要求与装备作业能力,提出了页岩油电动压裂设备一体化配置方法。从压... 详细信息

利用电动压裂装备开展水力压裂是页岩油储层开发的新技术,还处于起步发展阶段,压裂装备的配套技术还不成熟、不完善。以胜利页岩油电动压裂装备为研究点,结合压裂施工要求与装备作业能力,提出了页岩油电动压裂设备一体化配置方法。从压裂装置、输砂装置、混砂装置、自动供液系统、变频控制系统、仪表控制中心、高压管汇系统等装备方面提出了具体配置要求,在胜利油田樊页1试验井组8口井进行应用。应用结果表明,所形成的配套方法满足页岩油高压力、大排量、大砂比、作业时间长的压裂作业要求,能够提高整体作业效率及装备的自动化水平,实现绿色低碳开发。研究结果可为页岩油大规模电动压裂施工奠定装备基础,对后续规模化推广具有一定的借鉴意义。

关键词：页岩油电动压裂装备配置作业模式胜利油田

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井下NFC天线的研究及仿真分析

电子测量技术 2024年第1期47卷 17-22页

作者：张祁梦莎胡永建孙成芹孙琦张冠杰北京石油机械有限公司北京102206

为实现井下复杂环境中的近场通信,首先用三维有限元电磁仿真软件对铁氧体天线结构进行建模仿真,结果表明:线圈半径、导线半径、天线间距对天线正向传输系数的影响较大,铁氧体相对磁导率的影响较小。其次,为探究井下环境对天线传输性能... 详细信息

为实现井下复杂环境中的近场通信,首先用三维有限元电磁仿真软件对铁氧体天线结构进行建模仿真,结果表明:线圈半径、导线半径、天线间距对天线正向传输系数的影响较大,铁氧体相对磁导率的影响较小。其次,为探究井下环境对天线传输性能的影响,用阻抗匹配工具对天线进行阻抗匹配,并建立带钻井液介质的金属钻具模型,结果表明:井下金属环境导致正向传输系数衰减3.3dB;钻井液电导率从0S/m增加到2S/m后,正向传输系数衰减8.2dB。将天线仿真模型与相同参数的实物模型进行对比,结果表明基本模型正向传输系数误差小于0.3dB,扩展模型正向传输系数误差小于5.5dB,仿真结果与实物测试结果具有一致性,可指导井下NFC天线设计。

关键词：近场通信(NFC) NFC天线铁氧体环形天线天线仿真阻抗匹配

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CVD金刚石膜研究进展

真空科学与技术学报 2024年第10期44卷 841-852页

作者：权乐中石化江钻石油机械有限公司武汉430223 中石化石油机械股份有限公司武汉430223

金刚石由于其优异的声、光、电、热和力学性能,是重要的功能材料之一。金刚石的制备方法主要有高温高压方法和低压化学气相沉积方法。化学气相沉积法因制备得到的样品质量高、面积大,设备简单、可规模化等特性,是合成金刚石膜的重要方... 详细信息

金刚石由于其优异的声、光、电、热和力学性能,是重要的功能材料之一。金刚石的制备方法主要有高温高压方法和低压化学气相沉积方法。化学气相沉积法因制备得到的样品质量高、面积大,设备简单、可规模化等特性,是合成金刚石膜的重要方法。为了实现低合成压力条件下的金刚石膜的均匀、快速、大尺寸、高质量生长,目前研究人员在金刚石低压生长的控制方面做出了深入的研究。文章综述了近年来化学气相沉积法(包括热丝CVD法、离子体增强CVD法、燃烧火焰CVD法)生长金刚石膜的研究进展,包括金刚石膜的生长机理、关键设备、关键工艺参数等。此外,还详细讨论了生长过程中的关键工艺参数与金刚石膜生长速率和质量的关系,这些对化学气相沉积制备金刚石膜的研究、生产至关重要。

关键词：金刚石膜化学气相沉积等离子体增强化学气相沉积热丝化学气相沉积燃烧火焰化学气相沉积

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海洋油气压裂增产作业船技术现状及展望

石油机械 2024年第5期52卷 71-77,115页

作者：王云海中国石油大学(北京) 中石化四机石油机械有限公司

海上低渗油气是未来我国海洋油气增储上产的主力军。为了促进其开发技术进步,加快装备国产化步伐,分析了国内外海洋压裂船的技术现状,重点总结了斯伦贝谢、哈利伯顿及贝克休斯等公司压裂船的性能和技术特点。分析结果表明:我国压裂船与... 详细信息

海上低渗油气是未来我国海洋油气增储上产的主力军。为了促进其开发技术进步,加快装备国产化步伐,分析了国内外海洋压裂船的技术现状,重点总结了斯伦贝谢、哈利伯顿及贝克休斯等公司压裂船的性能和技术特点。分析结果表明:我国压裂船与国外相比,在集成度、设计水平、自动化水平、智能化水平、关键核心技术与试验平台、基础研究以及标准规范等方面还存在较大差距。阐述了未来我国海洋压裂船将向集成化、智能化、电动化及大功率化方向发展,并提出了4条发展建议:加大首台(套)研发支持力度、加强基础研究与试验能力建设、协同攻关关键技术以及强化国际合作交流等。研究结果有助于我国海洋压裂船早日实现国产化。

关键词：海洋压裂船低渗油气深水压裂国产化技术现状

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轴扭耦合冲击器结构设计与室内试验

石油钻探技术 2024年第1期52卷 78-83页

作者：陈东方全兵肖新启张光宇陈志华中石化江钻石油机械有限公司湖北武汉430223

为提高PDC钻头切削齿在硬地层中的吃入深度、消除扭转振动带来的危害,在自激换向式扭冲总成结构的基础上,增设水力脉冲式轴冲总成,利用扭冲总成拨叉带动轴冲总成动盘阀同步旋转,使过流面积发生周期性变化,产生水力脉冲轴冲载荷,与扭冲... 详细信息

为提高PDC钻头切削齿在硬地层中的吃入深度、消除扭转振动带来的危害,在自激换向式扭冲总成结构的基础上,增设水力脉冲式轴冲总成,利用扭冲总成拨叉带动轴冲总成动盘阀同步旋转,使过流面积发生周期性变化,产生水力脉冲轴冲载荷,与扭冲载荷一起形成轴扭耦合冲击,设计出一种结构简单、冲击频率相同的新型轴扭耦合冲击器。同时,基于能量转换与守恒定律,建立了冲击器性能参数数学模型,并开展了轴扭耦合冲击器性能参数室内试验。试验结果表明,该轴扭耦合冲击器的压降、轴冲载荷与流量平方呈正比,扭冲载荷、冲击频率与流量呈线性增大关系,最大相对误差仅7.91%,验证了该数学模型的准确性。研究结果可为同类冲击钻井工具的开发提供理论指导。

关键词：轴扭耦合冲击器结构设计实验室试验性能参数数学模型

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基于稀疏编码的复杂机械振动信号盲分离方法

噪声与振动控制 2024年第1期44卷 168-173,186页

作者：王金东王畅赵海洋李彦阳曹威龙黄飞虎东北石油大学黑龙江省石油机械工程重点实验室黑龙江大庆163000

复杂机械振动信号激励源较多,故源信号之间互为相关源,且较难满足统计独立特性,导致传统盲源分离方法分离效果不佳。对此,提出一种基于信号稀疏编码的机械振动信号盲分离方法。盲源分离的关键在于对混合矩阵的精确估计,然而机械振源中... 详细信息

复杂机械振动信号激励源较多,故源信号之间互为相关源,且较难满足统计独立特性,导致传统盲源分离方法分离效果不佳。对此,提出一种基于信号稀疏编码的机械振动信号盲分离方法。盲源分离的关键在于对混合矩阵的精确估计,然而机械振源中相关成分的存在严重影响混合矩阵的估计。对此,首先对观测信号进行短时傅里叶变换,增加信号稀疏性;然后利用稀疏编码筛选出具备直线聚类特性的时频观测点,利用K均值(K-means)聚类法找到聚类中心;最后利用所提筛选规则找到估计的混合矩阵,重构出源信号。通过对往复压缩机故障数据的分析,验证了所提方法有效性。

关键词：振动与波盲源分离相关源稀疏编码直线聚类压缩机故障信号