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旋转导向钻井中矫正温度对无刷电机影响研究

电气传动 2019年第9期49卷 77-81页

作者：周静杨飞尚海燕油气钻井技术国家工程实验室西安石油大学井下测控研究室

基于无刷直流电机的反向电动势位置检测原理,模拟井下环境进行实验,分析井下高温环境对无刷电机中各相线圈参数的影响,得出温度与电机参数的关系。通过分析相电压与反向电动势之间的关系,引入干扰系数,利用反向矫正算法,得到更加准确的... 详细信息

基于无刷直流电机的反向电动势位置检测原理,模拟井下环境进行实验,分析井下高温环境对无刷电机中各相线圈参数的影响,得出温度与电机参数的关系。通过分析相电压与反向电动势之间的关系,引入干扰系数,利用反向矫正算法,得到更加准确的反向电动势。设计硬件电路和实验,对理论算法进行了验证,得到矫正后的实验数据波形。结论显示,在井下高温环境干扰下,通过电路优化和算法矫正获得准确的反向电动势,能够更加精准控制井下无刷直流电机,达到提高定位总成执行效率的目的。

关键词：无刷直流电机钻井高温电机驱动

随钻声波测井井下算法测试系统数据交换接口设计

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西安石油大学学报（自然科学版） 2023年第6期38卷 118-123,132页

作者：王伟郝小龙周静杨诚高国寅西安石油大学电子工程学院陕西西安710065 西安石油大学油气钻井技术国家工程实验室井下测控研究室陕西西安710065

对数据进行井下实时处理能够更好地发挥随钻声波测井在地质导向钻井中的作用。设计井下算法测试系统有助于井下处理算法的高效开发。本文初步构建了一种井下算法测试系统,设计了前端机中SRAM与上位机之间的数据交换接口。硬件方面,前端... 详细信息

对数据进行井下实时处理能够更好地发挥随钻声波测井在地质导向钻井中的作用。设计井下算法测试系统有助于井下处理算法的高效开发。本文初步构建了一种井下算法测试系统,设计了前端机中SRAM与上位机之间的数据交换接口。硬件方面,前端机以FPGA为控制核心,它与上位机通过USB微控制器连接。软件方面,USB微控制器固件、FPGA和上位机控制软件共同实现了数据交换协议。测试表明,该数据交换接口能够实现测井数据的格式转换和双向传输功能,上传和下传速度分别可以达到34.78 MB/s和43.04 MB/s。本设计有助于完善声波测井井下算法测试系统,为井下处理算法开发和系统升级提供参考。

关键词：随钻声波测井井下处理数据交换 FPGA USB传输

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旋转导向工具多列块式滑动轴承载荷研究

石油机械 2022年第12期50卷 32-39页

作者：许爱荣柳梅梅薛佳男周静西安石油大学机械工程学院昆仑数智科技有限责任公司西安石油大学井下测控研究所油气钻井技术国家工程实验室

多列块式径向滑动轴承是推靠式旋转导向工具轴承系统新近采用的一种轴承形式。为了研究近钻头端径向滑动轴承摩擦副的载荷特性,采用Augmented Lagrange摩擦接触非线性算法,考虑旋转导向工具几何非线性效应,利用ANSYS Workbench软件,进... 详细信息

多列块式径向滑动轴承是推靠式旋转导向工具轴承系统新近采用的一种轴承形式。为了研究近钻头端径向滑动轴承摩擦副的载荷特性,采用Augmented Lagrange摩擦接触非线性算法,考虑旋转导向工具几何非线性效应,利用ANSYS Workbench软件,进行了滑动轴承各列摩擦块的力学分析。对钻头压力为200 kN、翼肋推力分别为10和25 kN的2种载荷工况下摩擦副应力分析结果表明:选用材料满足载荷工况强度要求;轴承内、外圈各列摩擦块的最大应力分布以半周分界呈现2种变化规律,近翼肋和近钻头的2列摩擦块应力水平及分布受外载荷影响较大,近钻头列摩擦副的载荷明显高于其他3列;翼肋推力的增大导致内圈各列摩擦块在2种载荷工况下的最大应力比值达6倍以上,远高于外圈摩擦块,使内、外圈摩擦块的最高应力水平接近相等;轴承内圈近翼肋和近钻头的两列摩擦块在工作中承受较高应力幅的周期性交变载荷,易发生疲劳破坏。研究结果为推靠式旋转导向工具多列块式滑动轴承的设计与合理使用提供了理论支持。

关键词：旋转导向工具多列块式滑动轴承摩擦副载荷特性有限元仿真

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声波钻杆信道及信息传输仿真研究

测井技术 2015年第2期39卷 165-170页

作者：尚海燕周静燕并男油气钻井技术国家工程实验室西安石油大学井下测控研究室陕西西安710065

为利用声波沿钻杆有效地随钻传输钻井数据,提出应用声波无缝传输模型将任意井下钻具组合(BHA)分解为单个声波无缝传输模型(RATO)的级联。建立了BHA中每个钻具的RATO,分别设计FIR滤波器模拟该模型,根据对信道通带位置最佳逼近原则应用相... 详细信息

为利用声波沿钻杆有效地随钻传输钻井数据,提出应用声波无缝传输模型将任意井下钻具组合(BHA)分解为单个声波无缝传输模型(RATO)的级联。建立了BHA中每个钻具的RATO,分别设计FIR滤波器模拟该模型,根据对信道通带位置最佳逼近原则应用相位均方误差最小准则获得最佳FIR长度;将子双口网络参数连乘得到模拟的多钻具级联构成的BHA的系统函数;应用有加工误差为±4%的5in同规格钻杆随机级联为例仿真声波钻柱信道验证了FIR滤波器的方法的正确性和可行性;在该信道上采用2FSK调制解调方式进行信息传输仿真,信号载频位于信道子通带内,约2 500m信道、传输波特率为20bit/s时误码率小于3%。可以应用FIR滤波器仿真声波钻柱信道进行信息传输研究,为随钻声波传输仪器的研制提供测试平台和技术支持。

关键词：随钻声波测井钻杆信道声波无缝传输模型(RATO) 脉冲滤波器(FIR) 双口网络钻具组合(BHA)

随机加权渐消UKF在导向钻井姿态测量中的应用

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中国惯性技术学报 2023年第10期31卷 1030-1036页

作者：高怡李飞毛艳慧高朝晖西安石油大学陕西省油气井测控技术重点实验室西安710065 西安石油大学电子工程学院西安710065

针对近钻头钻具易受井下强振动等随机噪声的影响,使得导向钻具姿态动态测量误差较大的问题,提出一种随机加权渐消UKF算法并应用于导向钻井姿态测量系统。通过Sigma点获取状态估值和协方差矩阵,采用随机加权因子动态调整不同时刻残差向... 详细信息

针对近钻头钻具易受井下强振动等随机噪声的影响,使得导向钻具姿态动态测量误差较大的问题,提出一种随机加权渐消UKF算法并应用于导向钻井姿态测量系统。通过Sigma点获取状态估值和协方差矩阵,采用随机加权因子动态调整不同时刻残差向量的权值;再用渐消因子实时调节滤波增益,限制滤波器的记忆长度,有效利用最新量测信息对状态更新的影响调整预测误差协方差阵。将提出的算法应用到导向钻具姿态测量系统进行验证,结果表明,所提算法解算后得到的井斜角误差控制在±0.25°以内,工具面角误差控制在±1°以内,与标准EKF和UKF相比,井斜角解算误差和工具面角解算误差均降低了50%以上,能有效提高导向钻具动态测量精度。

关键词：导向钻井姿态测量随机加权估计渐消因子无迹卡尔曼滤波

鄂尔多斯盆地东南部重磁场特征及其氦气勘探意义

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西北地质 2023年第5期56卷 98-110页

作者：魏泽坤冯旭亮马佳月杨柳吴传波刘凯轩西安石油大学陕西省油气成藏地质学重点实验室陕西西安710065 西安石油大学地球科学与工程学院陕西西安710065 海洋油气勘探国家工程研究中心北京100028

氦气作为一种稀有气体,广泛应用于国防军工、高新技术产业发展等领域,关系到国家的安全与发展。中国氦气资源短缺,对外依赖程度高。鄂尔多斯盆地内展现出了较好的氦气资源前景,但对与氦气分布密切相关的氦源岩及断裂特征研究较少,制约... 详细信息

氦气作为一种稀有气体,广泛应用于国防军工、高新技术产业发展等领域,关系到国家的安全与发展。中国氦气资源短缺,对外依赖程度高。鄂尔多斯盆地内展现出了较好的氦气资源前景,但对与氦气分布密切相关的氦源岩及断裂特征研究较少,制约了对盆地氦气资源潜力的认识。笔者利用归一化总水平导数垂向导数(NVDR−THDR)、垂向导数、位场分离等技术对鄂尔多斯盆地东南部的重磁资料进行处理,推断主要断裂和潜在的氦源岩(强磁性变质岩)。鄂尔多斯盆地东南部氦气分布受基底断裂与氦源岩分布的双重控制,基底强磁性变质岩为盆地内部的氦气富集提供气源条件,断裂活动则为氦气运移提供通道。富县−宜川−黄龙一带分布有大量的强磁性变质岩,大多位于断裂附近及其交汇区域,可能是氦气资源潜在有利区。

关键词：氦气资源重磁异常变质岩断裂鄂尔多斯盆地

流动NaCl溶液中P110钢的电化学腐蚀行为

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腐蚀与防护 2022年第7期43卷 87-91,121页

作者：程嘉瑞晏琦琪乔帆帆魏文澜西安石油大学西安市高难度复杂油气井完整性评价重点实验室西安710065 国家油气钻井装备工程技术研究中心有限公司宝鸡721015

利用循环流动试验装置,进行了多点在线电化学腐蚀参数测量,分析了P110钢在流动NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,讨论了流速和NaCl浓度对P110钢腐蚀行为的影响。结果表明:在流动的2%(质量分数)NaCl溶液中,随着流速的增大P110钢的腐蚀速率升高... 详细信息

利用循环流动试验装置,进行了多点在线电化学腐蚀参数测量,分析了P110钢在流动NaCl溶液中的电化学腐蚀行为,讨论了流速和NaCl浓度对P110钢腐蚀行为的影响。结果表明:在流动的2%(质量分数)NaCl溶液中,随着流速的增大P110钢的腐蚀速率升高,该过程中腐蚀反应主要由阴极氧扩散和阳极溶解反应共同控制;在高流速NaCl溶液中,液体对壁面的剪切力和Cl^(-)共同作用破坏了腐蚀产物膜,导致Cl^(-)浓度升高后电荷传递电阻持续减小,腐蚀速率增大。

关键词： P110钢流动介质 NaCl溶液电化学腐蚀

井下信号功率放大方法的研究井下信号功率放大方法的研究

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石油化工应用 2017年第12期36卷 106-109,118页

作者：杨飞油气钻井技术国家重点工程实验室西安石油大学井下测控研究室陕西西安710065

井下信号传输过程中需要将信号进行放大,钻井深度不断增加,地层温度、压力不断升高,单一集成电路的设计方案成本较高,当环境温度过高、需要信号功率过大时,单一集成电路的设计方案无法满足要求。本文通过对宽频带传输线的理论进行研究,... 详细信息

井下信号传输过程中需要将信号进行放大,钻井深度不断增加,地层温度、压力不断升高,单一集成电路的设计方案成本较高,当环境温度过高、需要信号功率过大时,单一集成电路的设计方案无法满足要求。本文通过对宽频带传输线的理论进行研究,采用双路功率信号进行合成,利用传输线变压器作为宽频带电路中的功率合成器。通过对比测试,在同一环境温度和输出功率相同的条件下,通过合成的方法能够输出更高的功率,输出效率比单路更高,经过实验测量计算,合成效率最好能够达到80%。因此,通过传输线变压器功率合成器的研究,为今后深度钻井中信号功率放大提出了一种有效的解决方案。

关键词：信号功率放大钻井功率合成

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PDC磨损齿切削破岩过程的实验研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2023年第1期45卷 180-188页

作者：杨迎新谢松蔡灿曹煜磊李邦润西南石油大学机电工程学院四川成都610500 油气钻完井技术国家工程研究中心·西南石油大学四川成都610500 油气藏地质及开发工程国家重点实验室·西南石油大学四川成都610500

为探究深部钻井PDC钻头切削齿在磨损状态下的切削破岩过程,选取深部钻井PDC钻头上不同磨损程度的PDC齿开展单齿切削实验,借助应力测试系统、高速摄影机和热红外成像仪分析磨损齿的受力状态、温度变化规律以及岩石裂纹扩展过程。结果表明... 详细信息

为探究深部钻井PDC钻头切削齿在磨损状态下的切削破岩过程,选取深部钻井PDC钻头上不同磨损程度的PDC齿开展单齿切削实验,借助应力测试系统、高速摄影机和热红外成像仪分析磨损齿的受力状态、温度变化规律以及岩石裂纹扩展过程。结果表明,与未磨损齿相比,磨损齿所受切削力更大、温度变化更明显,且更易产生大体积岩屑,这将导致钻头在井下振动加剧,磨损急剧加快,严重影响其使用寿命;切削花岗岩时切削力和温度大幅上升的问题更加突出,但更容易发生体积破碎,产生较大块的块状岩屑。研究成果将有助于重新认识真实井底磨损齿切削破岩及温度变化规律,并为钻头设计及井下寿命评估提供重要参考。

关键词：磨损齿单齿切削破岩过程温度变化工作性能