针对"海洋地质十号"勘察船钻探系统液压举升式门式井架的结构特点,开发了60 t钻柱升沉补偿装置。该装置采用了倒立油缸直驱技术、双阀组安全控制技术及任意位置悬停技术等多项创新技术。对60 t钻柱升沉补偿装置进行了补偿载荷和静载荷试验,试验结果表明相关设计参数达到了预定设计要求。作为国产首台套投入海洋实战作业的补偿装置,成功完成了在水深100 m、钻探取样深度150 m的作业任务,满足了用户的勘察钻探需求。60 t钻柱升沉补偿装置的成功研制及应用使我国拥有了具有自主知识产权的钻柱升沉补偿装置,推动了我国深水勘探开发用钻井平台关键设备的国产化进程。

深层页岩气具有埋藏深、地温高、破裂压力高等特点,压裂过程中,大排量和高泵压的施工方式导致气井环空带压的问题较为突出。为此,采用数值模拟方法,构建了考虑一界面胶结损伤的瞬态力-热耦合水泥环密封性评价模型,分析了深层页岩气井大排量压裂过程中水泥环一界面的胶结失效规律。分析结果表明:冷流体的高速注入所产生的较大温降可以降低高压注液期间水泥环一界面的径向应力,从而缓解压力加载阶段水泥环一界面的塑性变形;深层页岩气井水泥环一界面的密封性失效主要发生在停泵泄压阶段,泄压时的井底温降越大,水泥环一界面越易发生胶结失效而产生微环隙;现场可通过降低水泥石的导热系数,采取分段泄压的施工工艺来消除冷流体注入所导致的负面影响。研究成果对深层页岩气井环空带压问题的有效控制具有重要意义。

特殊螺纹接头在井下服役时,因井口装置和井底封隔器的约束及井筒中流体变化的作用,当开关井、压裂液注入和产气时,接头处会发生轴向振动而影响接头密封性。为了从能量耗散角度研究轴向振动对特殊螺纹接头密封性的影响,推导了特殊螺纹密封面处一维连续体微滑理论模型,并通过有限元仿真对比验证该模型的合理性。通过仿真得出不同界面特性、不同压力、不同锥度、不同轴向循环载荷下密封面处能量耗散大小。研究结果表明:相同锥度下密封面处能量耗散大小随着摩擦因数的增加而增加,随法向压力的增加而增加,随轴向载荷的增加而增加;当密封面处锥度增大时,密封面处能量耗散值越大。应适当减小特殊螺纹密封面处锥度,提高特殊螺纹接头密封面处加工工艺,从而减小密封面处能量耗散,以提高接头密封性能。研究结果可为特殊螺纹的研究提供参...

地层压力随钻测量仪器由机械、电子、液压等部分组成,内部安装空间小,结构复杂,集成难度大。为降低仪器研发风险,开展了地层压力模拟测量短节的研制,通过三维可视化技术建立了模拟测量短节虚拟数字样机,使用液压阀插装技术对输出压力20 MPa微型液压系统等关键模块进行了攻关研究。同时研制了地层压力模拟试验装置,作为模拟测量短节室内高温高压试验及测试原理验证平台。经实测,模拟测量短节在120℃、60 MPa环境下运行稳定。选取1×10-3和320×10-3μm 2两种渗透率岩心考察了测量短节测试原理,得到了地层压力测试曲线,测量准确率达到96%。室内试验验证了模拟测量短节测量原理的正确性及测量数据的准确性,该短节的研制成功为地层压力随钻测量工程样机的研制打下了坚实基础。

为提高海洋钻井作业效率、保障钻井安全,基于闭式液缸举升系统的液压原理,阐述了提升及下放流体控制技术、能量回收与释放流体控制技术、钻柱补偿功能集成技术等三项关键技术的实现方法和控制逻辑。在AMESim软件平台上搭建系统仿真模型,结合实际海上钻井作业工况分别对三项关键技术进行仿真研究,并探讨了海况对主动、被动和半主动三种钻柱补偿形式性能的影响。研究结果表明:闭式液缸举升系统可实现负载的平稳提升和下放;能量回收和释放功能在连接隔水管和钻杆时可大幅提升作业效率;在不增加额外钻柱补偿装置的前提下,闭式液缸举升系统可实现三种形式的钻柱补偿功能,且半主动补偿功能海况适应性最佳。研究结果可为闭式液缸举升系统的国产化开发和控制系统的设计优化提供一定的指导。

针对油管上卸扣和移运时劳动强度高、油管移送速度与吊卡速度不同步的问题,研发了折叠式油管移送装置。该装置通过液压驱动移动滑车进行油管运移,移动滑车移送油管的速度随游动吊卡下落及上升速度的变化而变化,通过控制液压马达手动换向阀的液压油排量可以实现移动滑车速度的控制,满足现场操作人员控制起下油管的速度需求。现场应用情况表明:油管移送装置装卸操作便捷,动作平稳可靠,接送管对位精准;配合液压吊卡平均接卸管柱速度为45根/h,最高接卸管柱速度为50根/h,大大减轻了工人的劳动强度,显著提升了修井作业效率,安全性能明显提高。折叠式油管移送装置的成功研发可为相关领域的使用人员、设计人员以及管理者提供参考。

采用液压湿接头技术可以有效减少电潜泵更换操作期间流体损失事故引起的成本问题和安全问题。在介绍国外Baker Hughes公司、Schlumberger公司和Halliburton公司液压湿接头结构及性能的基础上,分析了我国液压湿接头的技术现状,介绍了宝鸡石油机械有限责任公司水下液压连接器及东营市福利德石油科技开发有限责任公司智能井管柱快速接头的结构及性能。指出国内外液压湿接头存在的问题,即井下湿接头控制管线存在密封问题,井下湿接头可靠性对于流量控制阀、温度传感器及压力传感器等井下设备的影响非常大。最后就井下湿接头提出了发展建议:应进一步提升其密封系统的性能;井下湿接头连接过程中的碎屑清洁功能有待进一步研究;在开展井下液压湿接头技术研发的同时,也需推进对其测试方法及测试装置的研究。所得结论可为井下液压湿接头今后的研究...

为了探讨ST4×2-5M浅水泥线采油树液压系统的性能,对影响液压系统性能的3个关键部件的参数、液压系统的功能和原理等开展研究,在AMESim平台上搭建了闸阀驱动器、水下电磁阀和水下脐带缆模型。以实际产品为依托,研究了系统充压、单个?127.0 mm闸阀启闭、单个?50.8 mm闸阀启闭以及系统紧急关断4种泥线采油树典型工况下的系统性能。研究结果表明:利用水上HPU为系统充压时间不得短于300 s,充压时间超过600 s后压力提升效果不明显;单个?127.0和单个?50.8 mm闸阀的启闭特性由于闸阀及驱动器本身的技术参数不同而相差较大;紧急关断时液压系统泄压能力与脐带缆内径有着直接的关系;4种典型工况下泥线采油树液压系统性能指标均满足设计要求。研究结果对于实际的液压控制系统开发和工程化应用具有一定的指导意义。

介绍了不压井修井装置举升系统的构成及工作原理，并通过设计计算，确定了举升系统的主要设计和工作参数，完成了举升系统的液压控制方案设计和液压元器件选型设计，包括泵、油箱、蓄能器以及全部阀件的选型。该举升系统采用二位二通双液控换向阀实现溢流兼卸载的双重功能，省去了节流阀和溢流阀；用三位四通换向阀来实现升降液缸的换向、控制、调速，实现了集中控制。

o形密封圈和密封圈槽尺寸的合理匹配是延长密封圈无泄漏密封寿命的必要保证。据此提出一种选配两者尺寸的理论计算方法 ,并以Y34 1— 148注水封隔器所选密封圈的计算为例说明 ,根据不同的密封圈可以计算出相应的密封圈槽尺寸。为保证密封圈长期有效地工作 ,还必须合理选择其压缩率、拉伸量和孔、轴配合精度等相关参数。选取压缩率时 ,应考虑有足够的密封面接触压力、尽量小的摩擦力和避免密封圈的永久性变形。顾及到一般试制车间的加工水平和井下工具主要是静密封的状况 ,建议密封面的轴。