稠油油井出砂监测室内模拟研究

针对海上稠油油井出砂监测装置进行了研究,设计了一种室内稠油出砂监测实验系统,并研制了易于传感器感受出砂振动信号的一次仪表装置,研发了出砂信号采集分析系统。出砂监测过程中利用压电加速度传感器识别砂粒撞击一次仪表引发的高频振动信号,采用动态信号处理方法对出砂信号进行时域和频域分析等。在实验室条件下,进行了不同含砂量的稠油(黏度大于100 mPa.s)出砂监测实验,取得了非常好的效果。实验结果表明:在砂样粒度、携砂流速等固定的条件下,随着含砂量的增加,出砂振动信号的均方根值、功率谱幅值、方差值等信号特征值不断增大。     

振动信号分析用于出砂监测方法有效性研究

 海上稠油油田的适度出砂开采技术需要一种有效的实时出砂监测系统用以监测出砂信号,目前使用的出砂声测法和ER法都存在不同的问题。声测法目前主要用于气井和稀油油井出砂检测中,而ER法则存在寿命短、监测延迟等问题。因此,提出了可以利用流体中的砂粒撞击管壁产生的振动信号作为出砂监测的新思路。为了验证这一方法的有效性,在实验室内建立了一套用于模拟油井出砂的实验装置,系统中主要采用压电式加速度传感器接受砂粒撞击的振动信号,后期采用滤波、放大等动态信号的处理方法来处理;实验中利用高粘度的齿轮油模拟稠油流体,用柱塞泵、加热搅拌器来实现油井生产的出砂状况。实验采用60目砂样石英砂粒,室温下粘度为130mPa·s的稠油,实验过程中温度从室温逐渐增加,每5℃一个点,到70℃,含砂量从无砂加到0.8%,实验过程中通过不断搅拌保持砂粒在流体中的悬浮和均匀。通过对采集到的数据进行功率谱分析,试验结果表明,将振动信号用于出砂监测有效性很好。     

一种能有效监测稠油出砂信号的室内实验装置设计

稠油油井生产的适度出砂开采技术需要一种有效简便的出砂实时监测方式来监测油井生产的出砂状况。油井的过度出砂能严重损坏设备,影响生产。国内目前油井的出砂监测方法主要包括出砂声测法和电阻法,但是这两种方法对于稠油的出砂监测都存在一些问题。因此,实验室内设计了一种用于稠油出砂监测的一次仪表,主要是通过采用压电式高频加速度传感器来接收携砂流体中砂粒撞击管壁产生的振动信号来监测稠油的出砂状况。为验证这一装置设计的有效性,在实验室内建立了一套完整的稠油出砂监测系统。实验采用150目石英砂粒,含砂量从0‰到5‰,利用高黏度的齿轮油作为携砂流体。实验结果表明,这种一次仪表设计能够有效实时监测稠油的出砂信号,具有很好的应用性。     

振动监测中两个非典型故障实例的分析

通过对振动监测实践中的两个故障特例进行分析,说明在振动分析中发生的一些特殊情况,并给出了对一些特殊情况的振动分析的思路供借鉴.     

基于钻头运动诱发套管头振动信号检测的井眼防碰监测方法

针对海上加密调整井的井眼防碰问题,设计了一种井筒防碰地面监测预警系统,并进行了现场应用。系统利用加速度传感器监测通过套管传输到套管头上的钻头振动信号,利用数据采集、信号滤波放大和专门编制的监测软件记录分析传感器采集的振动信号,通过对信号的时域、频域分析,确定信号特征与井间相对距离的关系,识别钻头对风险井套管的趋近或碰撞。应用结果表明,该系统能有效感知通过地层、套管传输到套管头的钻头振动信号,并能识别出钻头对风险邻井的趋近,验证了系统在设计理论和方法上的可行性,为加密调整井的井眼防碰、保证钻井安全提供了一种有效的手段。     

高频、循环振动情况下含砂量对软土流动性影响

软土在振动作用下的动力学特性与土体中的大颗粒含量有着密切联系。本文通过固定围压下的拖球试验,研究了在局部、高频循环振动条件下,不同含砂量对软土流动特性的影响,并总结出在不同振动频率作用下,含砂量变化对软土流动性所表现出的作用规律。研究表明：当振动频率较低时,含砂量的增加对土体流动性有抑制作用;当振动频率超过一个临界值时,该抑制作用变得不再显著。对于高频循环振动,随着含砂量的增加,土体流动性呈现出越来越快的收敛趋势,且收敛速率和振动频率之间没有明显关系。同时,在整个循环振动过程中,首次振动对土体流动性的增强作用占据主导地位,后续振动过程对土体流动性的增强作用非常微弱。由此可见,掺砂可以有效促进路基软土在高频、循环振动作用下的流动性收敛,研究结果对解决高铁路基工后持续沉降问题有一定的指导意义。     

基于LabVIEW的振动加速度信号积分方法研究

在工程应用中,振动加速度信号因受噪音、趋势项误差等因素的干扰,其积分后的数据精度会受到严重影响,制约该类传感器的使用。为了克服该问题,本文分别介绍了修正后的时域积分法和频域积分法。且基于LabVIEW虚拟仪器平台,分别编写了两种算法的仿真程序,定量对比了两种算法积分精度。最终以旋转机械振动故障诊断实验台为对象,实时采集振动加速度信号并进行积分运算。结果表明,修正后的频域积分法结果与实际振动速度、位移信号更为接近。     

稠油油井出砂实时监测关键技术研究

在油井出砂监测系统中,出砂信号检测传感器为其关键技术之一.提出采用PVDF压电薄膜为敏感材料,设计了缠绕型的出砂信号检测传感器.给出了传感器的结构、工作原理和信号处理原理.传感器应用在稠油油井出砂模拟系统中,识别出了砂粒对管壁碰撞后产生的声波信号,从而验证了该新型传感器工作的有效性,且其具有易于安装、灵敏度高的特点.试验结果表明,由该传感器检测流体中的含砂量具有较高的精度.     

渤海稠油油藏出砂规律及出砂量室内试验研究

采用渤海疏松油藏储层砂样,利用自行研制的出砂模拟实验装置,进行室内防砂模拟实验。观察和分析控制条件下渤海常规稠油油藏的出砂行为,分析了出砂机理及各类生产工艺与参数对出砂的影响。使用MiniFlexⅡ型X衍射仪对岩样进行了矿物组分测试,分析了黏土矿物含量对出砂的影响。岩石固有的矿物组分是影响其胶结强度的内因,发现黏土矿物含量最高可达17.3%,且伊蒙混层中蒙脱石含量高达36%,黏土矿物吸水膨胀性强。实验表明,压力波动比压力本身对出砂的影响更大;产砂量和产液量互相依赖,出砂增大了地层的渗透率,产液量随之增加。实验结果对本区块的适度出砂生产科学化管理提供了定量依据。     

变转速齿轮箱振动信号监测的无键相时域同步平均方法

为了克服传统时域同步平均方法应用中需要键相信号及恒定转速的要求,提出了一种不需要键相信号的变转速齿轮箱振动信号时域同步平均方法.该方法通过振动信号时频域滤波及滤波信号的瞬时相位计算来估计齿轮箱的瞬时转速,通过时原始振动信号的等角度间隔重采样来消除转速变化的影响,并用重采样信号进行了时域同步平均.变转速齿轮箱实验台的实验数据分析表明,该方法可以准确地估计变转速齿轮箱的瞬时转速,从而消除了齿轮箱转速波动对振动信号的影响.重采样信号的时域同步平均结果为齿轮监测诊断提供了有效信息.     

油浸式变压器绕组振动特性研究

变压器外壳的振动信号是反应变压器运行状态的有效信息。为研究正常运行变压器绕组的振动信号特征,在分析变压器绕组振动原理的基础上对振动频率及加速度幅值两大特征量进行了讨论。并采用短路电流法进行变压器绕组振动信号测试,统计分析了不同型号、不同容量变压器绕组振动信号的频率分布和振动加速度幅值特点,测试结果与理论分析一致,正常状态下变压器绕组的振动信号频率集中在100Hz;B相绕组的所受电动力大于A、C两相,B相振动加速度幅值最大。本文结果可对进一步研究基于振动信号的变压器故障诊断技术提供参考。     

高频机组基础振动检测分析

为了找出诱发高频机组基础不良振动的原因，从基础计算模型方面对基础激励与响应进行了分析，以两个高频机组基础为动测实例，经模态分析得出钢筋混凝土构架式基础竖向1阶振动与电机产生共振；应用功率谱法对动力机组及基础平台进行动测，得出平台异常响应频率66Hz为水泵工作频率，调整机器的工作频率可避开不良振源影响，达到明显的减振效果。由此而知，动力机器基础出现不良振动时，不可盲目改变结构的动力特性，应在机器不同工况比如：停机、起机及正常转速下，对机器及基础进行动测并对振动信号进行比较分析，以制定出行之有效的减振方法。     

基于振动响应的导管架平台极限承载能力分析

为评估到达一定服役期限的导管架平台结构安全性能,提出基于振动响应的平台时变极限承载能力分析方法。以东海某气田导管架平台为对象开展振动监测研究,采集不同海况下平台上部组块的加速度响应,通过随机减量法对平台振动响应数据进行特征函数提取,分别采用时序分析法和复指数法对预处理数据进行动力学参数识别。借助有限元分析建立不同损伤状态下平台固有频率数据库,通过与模态参数识别数据对比识别出平台结构健康状态。应用时域分析法进行平台非线性动力学分析,并结合极限承载能力评估准则建立动力极限承载能力分析方法。结果表明,基于振动监测分析结果的平台修正模型能较准确地反映在役平台结构健康状态,可实现平台的结构抗力的精确评估,得到不同服役期导管架平台结构时变抗力变化规律。     

提高扭转振动信号分析精度的方法研究

在采用三点卷积幅值修正方法和比值校正法大幅度提高扭振稳态信号幅值分析精度的同时,针对发动机升降速过程中扭振时变信号存在低频滚振干扰,不能采用转速跟踪分析直接进行分析的特点,提出了将一次采样样本所包含的整周期数扩大一倍,加Ｈａｎｎｉｎｇ窗进行转速跟踪分析的方法,消除了低频滚振的影响,大大提高了升降速过程扭振各谐次幅值分析精度．仿真研究和应用实例证明,除瞬态分析时所分析的第一谐次幅值有较大的误差外,其余谐次幅值精度都很高,其中对稳态信号分析误差小于１％．     

基于振动信号时域分析法的铣齿机故障诊断

高速干切数控螺旋锥齿轮铣齿机在铣齿加工过程中存在振动现象明显、稳定性差、加工精度低,所加工的工件齿面有振纹等技术问题。为了解决这些问题,通过对铣齿机的结构和切削受力进行分析,建立了铣齿机刀具主轴系统的振动模型。依据振动模型设计了基于铣齿机的振动测试实验方案;并完成了振动信号的采集。在信号处理中,为了从实验数据中解析出故障特征信息,采用了时域分析法中的波形诊断方法和数值分析诊断方法。根据振动信号的时域分析结果,得出了机床产生振动的根源,即机床主轴存在轻微的不平衡、主轴前轴承存在损伤和刚度不足的问题。研究结果为机床结构的优化设计提供了参考依据。     

基于S3C2440A的振动信号采集分析系统的硬件设计

针对传统MCS-51单片机数采分析系统稳定性和实时性差的问题,提出一种基于S3C2440A和嵌入式Linux操作系统的机械设备振动信号采集分析系统的设计方案．重点阐述了系统硬件结构中的ARM主控模块、信号预处理模块和数据采集模块的设计,并对软件设计进行讨论．经实验验证表明：该系统完全能够满足实时性要求,稳定性良好,可靠性较高．     

RMG530减压阀随机振动疲劳分析

为了评估随机振动载荷下减压阀的安全可靠性,在减压阀振动机制分析基础上,利用有限元分析软件Workbench建立某天然气分输站RMG530减压阀阀体有限元模型,根据现场测得的随机振动载荷对减压阀进行振动响应分析,获得响应功率谱密度,最后依据修正获得的减压阀材料S-N曲线,应用有限元疲劳分析软件NCode,通过时域和频域方法对减压阀进行随机振动疲劳分析,计算阀体关键部位的疲劳寿命。结果表明:减压阀结构设计比较保守,振动载荷下最小寿命发生在进口管段到阀座的拐角处,时域疲劳计算最小寿命为41.79 a,频域疲劳计算最小寿命为38.81 a。     

隧道掏槽爆破振动信号两种分析方法

通过设计两次起爆的起爆网路,控制掏槽眼引起的振动速度,有效地减少了振动对周边构建物的影响。对掏槽爆破时振动信号进行了FFT分析、小波包分析,结果发现:单向爆破振动速度控制在2.1 cm/s以内,振动频率集中于50~100 Hz。傅里叶分析法(FFT法)与小波包分析法在处理振动信号主频的结果相差不大,速度的FFT图谱与爆破振动信号能量-频谱图相似。可用FFT法快速粗略地计算振动信号的主频与估计能量分配比例。但FFT法计算精度没有小波包分析法高,在精度要求高的情况下仍需使用小波包分析法进行信号分析。