偏轴钟摆钻具组合力学特性分析

运用纵横弯曲连续梁理论和达朗伯原理 ,建立了偏轴钟摆钻具组合动力学分析模型。该模型能够用于求解钻头处的侧向力和转角以及偏轴接头处的侧向力 ,以评价钻具组合的防斜 (纠斜 )能力和偏轴接头附近的偏磨程度。计算结果表明 ,适当降低钻压或提高转速 ,有利于纠斜 ;增加偏轴接头偏心距或将偏轴接头位置上移 ,有利于纠斜 ,但不利于控制钻铤 (或接头 )偏磨 ;扶正器位置上移基本上不利于纠斜 ,也不利于控制钻铤 (或接头 )偏磨 ;偏轴接头处存在较大的接触力时 ,适当调整钻井参数或钻具结构能够避免或减轻钻铤偏磨     

下部钻具组合稳定性有限元分析方法及应用

下部钻具组合的具体方式将直接影响其所能承受临界失稳载荷的大小。以有限元分析为基础,对不同组合的下部钻具建立了特征值屈曲分析分法,在此基础上进行了实例计算。计算结果表明,对于同样的钻具组合,通过调整下部钻铤尺寸以及扶正器的安放位置,可以实现尽量大的临界失稳载荷,从而达到防斜打快的目的。研究方法为基于非线性动力学的超刚性钻具组合防斜打快技术研究奠定了理论基础。     

下部钻具组合的特性分析

下部钻具组合的型式是影响井眼轨迹的重要因素之一。本文应用有限单元法,对下部钻具组合进行二维及三维静力分析,编制了相应的计算机程序。对下部钻县组合的工作特性进行了全面的分析。计算出了两种规格(12 1/4″井眼中的8″钻铤及8 1/2″井眼中的6 1/4″钻铤)、三种(一个、两个及三个扶正器)钻具组合的各种特性曲线,并从中优选出一些性能较好的钻具组合。文中还推荐出两种规格各九种型式性能较好的钻具组合,供定向钻井部门参考使用。     

油田钻井之钻头受力分析

本文提出井下钻具组合的新力学模型,考虑了钻头轴线与井眼轴线不相重合时造成的偏心力矩,并得到了以往无法计算的部分方位力.文中给出了金刚石钻头和三牙轮钻头的弯矩和方位力计算公式及钻具受力分析的有限元选代计算步骤和框图.该计算机软件在辽河油田现场试验,效果很好.     

底部钻具组合三维静力分析的权余法

本文应用加权余量法,对底部钻具组合的受力和变形进行了三维静力分析,并编制出了计算机程序。该程序通用性强,计算精度高,简单省时,适用于各种底部钻具组合的模拟计算。本文运用该程序计算和分析了钻头扭矩及钻压对钻头侧向力的影响,得到了有关影响规律。     

斜直井内多扶正器钻柱的空间弯曲变形

本文提出了斜直井内多扶正器钴柱空间弯曲变形的计算模型。通过Laplace变换,获得该问题的解答。利用本文提出的计算方法,对于确定的井身设计,根据相应的地层情况,在满足文中所叙述的条件下,可得到钻具组合以及钴井参数的选择原则。     

偏轴钟摆钻具组合力学特性分析

运用纵横弯曲连续梁理论和达朗伯原理，建立了偏轴钟摆钻具组合动力学分析模型。该模型能够用于求解钻头处的侧向力和转角以及偏轴接头处的侧向力，以评价钻具组合的防斜(纠斜)能力和偏轴接头附近的偏磨程度。计算结果表明，适当降低钻压或提高转速，有利于纠斜；增加偏轴接头偏心距或将偏轴接头位置上移，有利于纠斜，但不利于控制钻铤(或接头)偏磨；扶正器位置上移基本上不利于纠斜，也不利于控制钻铤(或接头)偏磨；偏轴接头处存在较大的接触力时，适当调整钻井参数或钻具结构能够避免或减轻钻铤偏磨。     

对霍奇公式的初步意见

在钻井防斜打直理论中,广泛采用霍奇公式计算满眼钻具两个扶正器的最佳安装位置。本文对霍奇公式提出了—些看法所讨论的钻井防斜钻具的力学模型是纵横弯曲杆的非线性力学体系,在推导横向力公式时,不能象原公式那样用线性叠加原理处理;原公式在计算下扶正器横向位移时,忽略了一些不应忽略的因素,对计算上扶正器的最小安装高度带来了可观的误差;第三,原公式在计算上扶正器最大安装高度时应用了欧拉公式,忽略了下扶正器的存在,实际上,不应以钻柱失稳与否为临界条件,而应以保证下扶正器恒与上井壁接触来进行计算。本文采用了纵横弯曲杆的挠度近似公式,最后求得双扶正器防斜钻具的横向力近似表达式,并对该式进行了简单的分析,求出了为极大值的h_优,计算较为简便。     

偏轴钻具组合防斜效果的实验室评价

运用底部钻具组合运动状态模拟实验装置,在实验室内评价了偏轴钻具组合的防斜效果。根据钻头与地层相互作用模型,提出了以井斜趋势角为指标的综合评价方法,利用模拟实验数据对直径为311mm井眼中4种偏轴钻具组合的防斜效果进行了评价。结果表明,井斜趋势角可以作为综合评价钻具组合防斜效果的指标;使用扶正器可以提高偏轴钻具组合的防斜效果。     

偏轴钻具组合防斜效果的实验室评价

运用底部钻具组合运动状态模拟实验装置，在实验室内评价了偏轴钻具组合的防斜效果。根据钻头与地层相互作用模型，提出了以井斜趋势角为指标的综合评价方法，利用模拟实验数据对直径为311mm井眼中4种偏轴钻具组合的防斜效果进行了评价。结果表明，井斜趋势角可以作为综合评价钻具组合防斜效果的指标；使用扶正器可以提高偏轴钻具组合的防斜效果。     

底部钻具组合二维分析新方法

提出一种用于分析底部钻具组合稳定器处的轴向力的新方法 ,即认为轴向力方向应与钻柱切线方向一致 ,其大小不应忽略井壁支反力的影响。在此基础上 ,采用加权余量法推导出一套用于计算底部钻具组合二维受力和变形的新的公式。实例计算结果表明 ,由于该公式考虑影响因素更全面 ,因而其计算结果更具合理性 ,与钻柱实际受力情况更加相符 ,且计算过程更为简便、快捷。     

偏心钻头底部钻具组合稳定器的适宜安放位置研究

采用静力分析的方法 ,建立了偏心钻头底部钻具组合的力学模型 ,并对力学模型进行了求解。对单稳定器及双稳定器钻具组合的力学分析结果表明 ,在设计钻具组合的稳定器位置时 ,应该以偏心块位于上方时计算的稳定器与钻头的最小距离为参考值。在钻具组合设计过程中最好使用钻压分配比一定且该值较小的钻头。采用双稳定器钻具组合时 ,钻头侧向力大于零的下稳定器与钻头的最小距离比单独采用一个稳定器时要小 ,且下稳定器位置的变化对钻头侧向力的影响要比上稳定器大得多。因此 ,在钻具组合的设计过程中对下稳定器安放位置的要求应该比上稳定器更为严格。     

倒装钟摆钻具组合设计方法

倒装钟摆钻具组合是一种新型的直井防斜钻具组合,在小井斜角高钻压下表现出了较好的防斜特性。以311.5mm井眼为例对倒装钟摆钻具组合的设计方法进行了研究。通过对稳定器上下钻铤尺寸搭配以及不同钟摆长度的分析可知,适当增加稳定器以上钻铤尺寸,降低稳定器以下钻铤尺寸以及增加稳定器与钻头之间钻铤的长度将有助于提高倒装钟摆钻具组合的防斜能力。倒装钟摆钻具组合设计时,在钻头与稳定器之间的钻铤不与井壁接触的前提下,应该使设计的钻具组合得到尽量大的钻头转角。研究为倒装钟摆钻具组合的优化设计提供依据。     

一种基于粗糙集的机械装配知识发现方法

为了解决机械装配行业工艺知识提取困难的问题,提出一种基于粗糙集理论的装配知识发现方法,给出其计算机软件实现方案,并用实例验证方法的有效性。该方法运用粗糙集中属性重要度的概念和方法,实现属性核和属性约简的求解,并根据约简挖掘隐含在经验数据中的专家知识,形成相应的决策规则。实例验证结果说明,该方法可以有效地提高装配效率和装配知识的学习。     

基于耦合双联装的转管武器动力学研究

该文介绍了内能源式转管武器耦合双联装的耦合结构型式,根据基于拉瓦尔喷管驱动方式的单管转管武器动力学分析,推导出同类驱动方式的耦合双联装转管武器的动力学数学模型,并进行仿真研究,给出的算例在缓冲结构参数相同的条件下,耦合双联装的内能源式转管武器其后坐力比未耦合双联装的小30 %左右,其角速度波动范围也较非耦合双联装的小.因此,采用耦合双联装的方式,可以达到减小后坐力,提高系统射击精度的目的.     

井下可控变径稳定器工作机理及力学分析

石油钻井井眼轨迹控制是当今世界性技术难题之一,旋转导向钻井工具可控制井眼轨迹,但日租费昂贵,使用变径稳定器可有效解决该问题。针对目前国内可变径稳定器结构复杂、制造成本高等问题,设计了井下可控变径稳定器,详细介绍了工具的结构组成和工作原理。利用CAE技术对其关键部件进行力学分析;并利用CFD技术计算工具在三种工位时过流压降。综合考虑可变径稳定器受钻井液驱动力、节流套筒及导向体阻力、弹簧弹力等因素,对可调整支撑块进行力学分析,推导出可变径稳定器所受液压压降与工具直径的计算公式,同时实验论证该公式的合理性。该工具与防磨工具配套使用在钻井时可减少钻井时长,大大缩短钻井周期,降低钻井成本。     

四合一快速钻井在镇泾油田的应用

介绍了"四合一"钻井技术,基于现场应用,指出该技术具备塔式钟摆的防斜性能、多稳定器结构稳斜稳方位能力、复合钻井的滑动可调性、PDC钻头的快速钻进等综合优势,是钻井提速的有效钻具组合.     

机器人装配过程任务级控制的同步Petri网方法

采用同步Petri网对机器人销孔装配过程进行建模,研究了任务级上装配状态变迁路径的评价方法及优化算法。由于装配作业存在零件定位、工件运动和传感信息等诸多不确定性和突发事件,使得预先编制的装配作业程序容易发生故障,通过对装配状态变迁过程中的力／位姿信息进行分析,可以建立销孔装配过程的同步Petri网模型,并实时产生优化的装配状态变迁变列。所提出的任务级控制方法可用于指导产生具体的装配状态变迁的速度指令,并可在错误的装配状态发生时收敛到最终装配状态,销孔装配试验证明了该方法的正确性。     

新型机器人化制造装备设计研究及建造

为利用现有资源开发新型制造装备、扩大企业制造能力 ,提高制造企业效益 ,针对机电产品制造业存在大量压力配合插入装配作业 ,研究开发了一种新型机器人化加工中心。同时阐述了压力配合插入装配作业的要求 ,讨论了加工中心和机器人功能和结构的同异 ,介绍了在机器人化加工中心上实现压力配合插入作业的特点及样机构造。经实验证明 ,已开发的样机可以有效地完成压力配合插入和螺钉装配作业 ,扩展了现有加工中心的应用范围