基于机械比能理论的钻井效率随钻评价及优化新方法

在原有破岩机械比能理论基础上,分析水力能量对破岩与井底净化起到的积极作用,建立水力参数条件下破岩比能模型,并完善相关理论。基于破岩比能模型与钻井参数和机械钻速的相互关系,通过分析钻进中井底工况,判断施加钻井参数的合理性,提出相应优化措施,并利用该模型预测机械钻速。结果表明:建立的破岩比能效率评价体系能够在钻前准确预测机械钻速、钻进中随钻诊断井底工况及优化参数、钻后优选钻头;该理论评价方法诊断准确率高、优化效果好且流程识别简单,具有良好的应用与推广价值。     

复合钻井技术在塔木察格易斜区块应用效果浅析

对塔木察格区块地质结构进行了调研分析。明确易斜地层为大漠拐河组合南屯组。运用有限元法对底部钻具组合进行了屈曲分析和优化。实践表明在易斜地层实施复合钻井技术,防斜、打快的效果明显。     

复合钻具结构在安塞油田的优化与应用

2007年,复合钻具结构在安塞油田呈现出良好的应用势头,全年安塞油田共钻井274口,其中采用复合钻进的井达241口。本文针对安塞油田不同井段复合钻具结构的试验结果,总结了具有长庆油田特色的复合钻具结构,为有效的提高油田的机械钻井速度,缩短钻井周期,节约钻井成本提供技术支持。     

细长机械臂的刚度灵敏度分析与参数优化

针对细长机械臂的结构优化问题,提出了一种基于刚度灵敏度分析的参数优化方法.以三自由度固体火箭发动机内壁打磨机器人为例,首先给出了系统结构模型并建立了机械臂的刚度模型;其次,针对机械臂上7个关键部位的壁厚对弯曲刚度的影响进行了灵敏度分析,确定出对机械臂刚度敏感的4个部位壁厚变量;最后,以该4个壁厚变量为设计变量进行优化设计,得出了最优方案.仿真结果表明,经过参数优化后的机械臂刚度提高7.04%.该研究结果为此类机械臂的结构优化问题奠定了理论基础.     

馈能型悬架结构参数的分析与试验

提出了一种馈能型悬架来回收悬架间的振动能量，为研究其使用性能和馈能性能，根据液压传动理论对静液式馈能装置的力学特性进行了分析和台架试验．研究表明馈能装置的力学特性由其结构确定的粘性阻尼参数和类似库伦阻尼参数来体现，同时得到了它们的数学表达式．馈能装置力学特性的试验测定结果与理论分析结果相吻合，从而完成了对馈能装置力学特性的解析，为对馈能型悬架进行更深入的理论与试验研究提供了基础．     

元素录井分析在复杂构造带超深钻井地层识别的应用——以准噶尔南缘中段上侏罗统-下白垩统为例

准噶尔盆地南缘中段下组合地层总体埋藏深度为6 000～7 000 m,构造条件复杂,常规地层岩性识别依靠人为判定,缺乏定量判定标准。元素录井对岩屑样品的元素含量进行检测,为岩性和地层定量识别提供了数据基础。以准噶尔盆地南缘中段为例,在上侏罗统的喀拉扎组和下白垩统的清水河组超深地层中获取627个岩屑样品,利用手持式X射线荧光光谱仪对岩屑元素含量进行检测。通过元素箱型图和图谱分析建立元素的含量与岩性对应关系,对敏感性元素的含量进行交会分析,建立不同岩性元素定量标准,探讨标志层的元素定量特征。结果表明,样品的SiO₂和Fe含量与岩性相关性强,其中Fe含量与泥质含量呈正相关性;SiO₂含量与砂质含量呈正相关性。SiO₂含量与Fe含量之比大于24.53为砂岩,两者含量之比小于等于24.53为泥岩。岩屑的Ca元素含量突增是清水河组和喀拉扎组分界标志。元素录井分析实现了准噶尔南缘中段上侏罗统-下白垩统复杂构造带超深钻井地层岩性和地层定量判别,为山前复杂构造带的构造解释提供新依据。     

函数型数据分析与优化极限学习机结合的弹药传输机械臂参数辨识

为实现弹药传输机械臂中不可测参数的辨识,建立了机械臂的虚拟样机,并将其作为样本数据的来源;考虑到样本数据的连续性和平滑特性,使用函数型数据分析和函数型主成分分析对样本数据进行了特征提取,并利用提取的特征参数和待辨识参数作为训练样本对极限学习机(ELM)进行了训练.为提高极限学习机的辨识精度和泛化能力,利用粒子群算法对极限学习机的输入层与隐含层的连接权值和隐含层节点的阈值进行了优化.最后,分别利用仿真数据与测试数据对此方法进行了验证,仿真数据的辨识结果表明,优化后的极限学习机具有更高的辨识精度和泛化能力;同时,通过对比将测试数据的辨识结果代入模型中进行仿真得到的支臂角速度与测试角速度,验证了此方法的可行性和有效性.     

液电馈能式悬架的液压参数灵敏度分析与优化

为了在满足减振需求的同时提高悬架的馈能效果,对一种新型液-电馈能式悬架的液压系统参数进行了灵敏度分析和优化.在AMESim中建立了液-电馈能单元的仿真模型,并通过样机台架试验对仿真模型进行了验证.以ISIGHT为平台,在1/4车辆AMESim模型中,对影响车身加速度和馈能功率的5个液压系统参数进行了灵敏度分析.结果表明:液压马达排量对车身加速度和馈能功率均有显著的影响.以平顺性为约束,建立了提高馈能功率的优化模型,并对液压系统的参数进行了优化计算.结果表明:在满足车身平顺性的前提下,优化后的平均馈能功率提高了12.7%.     

基于参数化建模的负泊松比微结构性能分析与优化

为提高分析微结构单胞结构参数对其力学性能影响的效率,提出一种基于ABAQUS二次开发的参数化建模方法。该文以双箭头负泊松比微结构为研究对象：基于ABAQUS二次开发设计参数化建模的图形用户界面(GUI),且采用3D打印方法制造样件开展准静态压缩试验,以验证上述参数化平台所建立有限元模型的准确性;基于此,建立峰值力和比吸能的响应面模型,采用NSGA-Ⅱ多目标遗传优化算法,以峰值力最小、比吸能最大为目标,以θ₁、θ₂、T_L、T_M为设计变量,对微结构的冲击性能进行优化,获得最优的微结构拓扑参数。与优化前微结构的冲击性能进行对比分析,结果表明峰值力降低了14.36%,比吸能增加了33.72%。     

钻轴承钢群钻钻尖几何参数的优化试验

在前人对钻轴承钢群钻几何参数优化的初步试验基础上，做了进一步优化试验，优化出钻轴承钢深孔群钻的外刃顶角和结构圆角后角的较优值分别是１００°和８°左右。     

碳纤维复合材料小孔钻削工艺参数优化

采用硬质合金麻花钻进行了碳纤维增强树脂基复合材料直径3 mm小孔的钻削试验,研究了工艺参数、刀具磨损对切削力和制孔质量的影响规律.首先,通过钻削试验,测得了不同工艺参数下的钻削力,回归分析得到了钻削轴向力和扭矩与转速和进给速度之间的关系式.然后,通过刀具磨损试验,获得了后刀面磨损量随制孔个数的变化曲线;对孔出口毛刺损伤进行测量统计和分析拟合,得到了毛刺面积与钻削扭矩间的关系式.最后,以材料去除率最大为优化目标,以钻削后无分层且毛刺损伤满足要求为约束条件,建立了工艺参数优化模型,获得了最优转速和进给速度.     

深层低渗稠油径向钻孔储层敏感参数研究

深层低渗稠油油藏具有地质条件复杂、储量丰度低、经济效益差等特点,采用常规稠油热采或冷采工艺均无法实现有效动用,考虑径向钻孔技术具有定层位、定方位、定深度等技术优势,建立基于径向钻孔方式下的数值模拟模型,开展储层敏感参数间相互关系研究,最终建立径向钻孔模型下的开发技术界限筛选图版,为后期能否顺利实施径向钻孔提供合理筛选标准。     

深小孔钻削模糊控制系统的研制

设计了深小孔钻削实验系统，初步总结出深小孔钻削的经验规则，并设计了相应的模糊语言变量系统，运用ＭＰ推理形式，最终建立了深小孔钻削模糊控制总表，确定了模糊控制和阈的混合控制方案。     

准噶尔盆地东部致密油水平井钻井液技术研究

准噶尔东部致密油水平井局部非储层井段地层易水化膨胀、分散或剥落掉块,长水平段钻井液携砂和润滑减阻难度大。根据地质工程特征及钻井液技术难点,提出了针对性的钻井液技术对策。通过室内实验对现场常用降失水剂、抑制剂及封堵剂等关键处理剂的评价与优选,进一步简化了钻井液配方;并强化了钾钙基钻井液的抑制和封堵性能,形成了一套适用于准噶尔东部致密油长水平井的钻井液体系。结果表明,该钻井液具有较强的抗盐、抗钙及抗钻屑污染的能力,混油后的钻井液润滑性能可满足长水平段钻井延伸能力的要求,现场应用效果良好。     

深厚冲积层钻井井壁底力学特性实验研究

用相似材料对钻井井壁底的力学特性进行了实验研究。结果表明:由于削球部位的经向应力较大,该部位出现的破坏裂纹多为沿圆周方向的锯齿状裂纹,并且破坏位置均在削球与支承环交界处;另外由于支承环部位的环向应力较大,井壁底支承环部位出现的破坏裂纹多为与竖直方向呈45~°60°夹角的斜裂纹,由此可见,钻井井壁底的破坏均属压剪破坏。由实验和有限元计算结果可知,井壁底的最危险截面在支承环与削球部位交界处,因此在进行井壁底设计时,可以考虑对井壁底进行局部加强,以减少支承环与削球交界处的应力集中。     

抽油机井地面设备组合优化与节能技术

抽油机井的各种节能型机电设备的优化配置可以显著提高抽油机井的系统效率。按照可独立进行节能改造的原则,将抽油机井地面系统划分为电控箱、电动机、抽油机三个单元,建立了抽油机井数据库。提出了地面设备合理配置的混合离散变量优化模型,研究了求解策略,并编制了抽油机井地面设备优化组合软件。现场应用结果表明,利用抽油机井地面设备组合优化与节能技术开发的优化软件,可以实现抽油机井地面耗电设备的合理配置,提高系统效率,具有显著节能效果。     

基于深度学习和激光多普勒测振技术的机械臂电机故障时频尺度诊断方法

机械臂电机振动信号的采集效果较差,影响时频特性分析过程,导致故障诊断效果与精度较差,为此提出基于深度学习和激光多普勒测振技术的机械臂电机故障时频尺度诊断方法。使用激光多普勒测振技术与小波阈值去噪算法,建立机械臂电机振动信号采集系统,获取并重构故障信号;提取电机振动信号的时域、频域等尺度特征,引入人工神经网络建立一个具备学习能力的故障诊断模型,将提取的机械臂电机故障时域、频域等尺度特征输入诊断模型中,输出分类诊断结果,即可完成机械臂电机故障时频尺度诊断。结果表明：利用该方法开展电机故障诊断时,检测结果与实际电机故障类型之间偏差较小,诊断效果好、精度高。     

砂土地区深基坑稳定性评价及力学效应分析

结合某地铁车站基坑开挖工程,基于基坑支护结构的现场实测数据,对排桩内支撑基坑支护体系桩顶水平位移,桩体侧向位移及基坑周边土体沉降量进行分析,得出基坑围护结构各项位移和周边土体沉降随时间及开挖深度的变化规律.建立研究区二维有限元模型,并将实测数据与模拟值进行对比,研究支护结构内力变化及桩后土体应力状态.研究结果表明:基坑长边桩顶水平位移约为短边桩顶水平位移的3倍,桩体最大侧向变形量位于1/2H(H为基坑开挖深度)处;基坑开挖及降水引起地面沉降范围约3H,基坑周边各监测断面最大沉降量出现在距基坑边22m处(约0.82H~0.96H),内支撑架设有助于增大基坑整体稳定性.