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石油机械
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月刊

1001-4578

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0716-8121243/8127778/8121008

434000

湖北省荆州市沙市区豉湖路12号

石油机械/Journal China Petroleum Machinery北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是国内石油机械学科唯一的技术类月刊。《石油机械》是全国中文核心期刊，中国石油天然气集团公司优秀期刊，也是湖北省一级刊物。经过30余年的不断发展，《石油机械》已成为目前国内石油石化装备行业最具影响力和知名度最大的刊物之一。
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    基于改进时序网络的钻进参数可解释实时预测

    张瑞祝兆鹏李大钰宋先知...
    1-10页
    查看更多>>摘要：实时准确预测钻进参数变化趋势对现场钻井作业具有重要参考价值.针对智能模型在现场作业应用中面临的钻进参数可获取性限制,提出了一种基于注意力时域卷积网络(AT-TCN)的钻进参数超前预测方法.该方法不仅考虑了录井曲线随深度变化的趋势和自相关性,同时嵌入高拓展性的注意力机制模块,使模型更好地捕捉钻进参数的动态变化.利用现场钻井数据集测试,评估了模型在预测4 种关键钻进参数(扭矩、立管压力、钻井液当量密度和机械钻速)方面的有效性和准确性.研究结果表明:AT-TCN预测当量密度的准确率最高达到 99%,且在模型精度和计算效率上,均优于其他4 种深度学习模型,能够有效捕捉钻进参数的变化趋势.AT-TCN还提供模型的双重可解释性,可从时序和特征维度方面反映输入序列对预测结果的影响.研究结果有望为钻井作业的安全性、高效性作出重要贡献,具有较强的落地应用价值.

    钻进参数智能模型超前预测注意力机制时序卷积网络可解释性

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    基于双目视觉的吊卡识别及其方位检测方法

    李进付
    11-17页
    查看更多>>摘要：针对钻井自动化中的吊卡方位需要人工参与,存在识别定位缓慢和准确性差等问题,建立了基于双目视觉的吊卡自动识别和方位检测系统.通过搭建双目相机视觉检测系统,对获取的吊卡图像进行标定、立体校正和立体匹配,进而获取吊卡图像的深度图.在原YOLOv5s目标检测算法的主干网络中引入卷积注意力机制模块,将要识别的目标即吊卡图像进行增强,进一步提高吊卡的识别准确率,结合深度图计算出吊卡中心位置相对机械手的距离和偏转角度,从而实现自动送管.通过在钻井平台的试验,验证了吊卡识别和检测方法的有效性.所得结论可为钻井平台自动化程度的进一步提高提供技术借鉴.

    吊卡识别方位检测双目相机YOLOv5s算法卷积注意力机制模块试验验证

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    联合残差域自适应的变工况轴承故障诊断方法

    骆世龙段礼祥张俊玲
    18-26页
    查看更多>>摘要：滚动轴承由于实际工况变化造成故障数据特征分布不同,出现跨领域问题,传统以数据独立同分布为前提的故障诊断方法难以解决该问题.为此,设计并搭建了聚合残差网络,以残差连接和分组卷积式的独特网络结构实现故障敏感特征深度挖掘.提出一种联合残差域自适应的故障诊断方法,该方法通过最优广义S变换构建聚合残差网络提取图像的可迁移特征,最后以联合最大均值差异自适应地减小数据间的联合分布差异,实现变工况轴承的故障诊断.对 3 种工况下的滚动轴承进行了6 组迁移试验,试验结果表明:联合残差域自适应方法故障诊断准确率达到了98.29%,相比于联合分布自适应法JDA和联合分布自适应+卷积神经网络法JDA+CNN,分别提升了21.0 和5.1 个百分点.研究结果可为变工况滚动轴承的故障诊断提供技术参考.

    滚动轴承故障诊断聚合残差网络联合残差域自适应故障诊断准确率

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    无线射频压裂滑套系统模拟试验研究

    张利巍孙露凯范立华
    27-32页
    查看更多>>摘要：将无线射频识别(RFID)技术应用到油水井压裂中,能够很好地解决现有压裂滑套存在的压裂级数受限、操作非智能等诸多问题.因井下工况复杂,理论分析与实际应用差别较大,为进一步系统地探究井下无线射频系统的开发应用,使用三维软件设计无线射频滑套模拟试验台,对标签的运动状态进行理论分析,并建立室内模拟试验平台,系统地进行井下相关试验.试验结果表明:标签选择有铁氧体磁芯,且天线绕制形式选用单层螺线管线圈,可以提高整个系统的性能;在系统电感值相同的情况下,单层螺线管天线轴向长度对阅读器模块能识别的标签最大通过速度有积极的影响;标签天线线圈与阅读器天线线圈平面之间的角度也会影响标签的识别率.研究结果对井下无线射频系统的开发应用具有一定的指导作用.

    油水井压裂滑套无线射频识别标签试验台天线

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    连续管钻井个性化PDC钻头降扭机理及试验研究

    杨高
    33-40页
    查看更多>>摘要：由于连续管自身管径小、柔性大等特性,在进行井下钻进时容易导致摩擦自锁和管柱屈曲,存在钻压施加困难、进尺低下等问题.为提高连续管在低钻压情况下的钻进能力,个性化设计了连续管钻井专用小尺寸PDC钻头.通过单齿切削试验、水平井钻柱微钻头破岩试验、全钻头破岩试验开展小尺寸PDC钻头的降扭机理研究,对比不同齿形对破岩效果的影响.研究结果表明:在PDC切削齿前倾角较小时,破碎相同体积的岩石,宽刃齿所受切削力平均值比常规齿小10.35%～24.56%;同机械钻速情况下,宽刃齿钻头的扭矩小于常规齿钻头,最高降扭 37.64%;同转速和钻压情况下,宽刃齿钻头最高降扭28.58%,钻压越大,降扭效果越显著.个性化设计的宽刃齿PDC钻头更适用于连续管实现低钻压、低扭矩、高转速破岩.研究结果可为改善连续管钻井技术在低钻压钻进时的适应性提供新的解决思路和理论支撑.

    连续管钻井PDC钻头宽刃齿降扭托压

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    推靠式旋转导向系统钻具组合力学性能分析

    何俊杰毛良杰杨森秦才会...
    41-48页
    查看更多>>摘要：针对基于动力学特性的旋转导向钻具安全性能研究较少.为此,综合考虑钻具结构、钻井参数、钻柱与井壁接触等参数,基于Lagrange方程建立了全井钻柱系统动力学模型,采用有限单元法对模型离散,并采用Newmark-β求解,根据旋转导向钻具结构和钻具属性,研究了扶正器安装位置、柔性节尺寸、钻压影响因素下的旋转导向钻具组合动力学特性和安全性能.研究结果显示:安装扶正器能显著降低旋转导向钻具组合的横向振动;柔性节的长度对旋转导向钻具组合的安全性能影响很大,合理的长度能显著降低横向振动,反之则会起到相反的效果;增加钻压会增加底部钻具组合的横向位移,工程上不建议在使用旋转导向工具时采用高钻压提高钻井速度.研究结论可为旋转导向工具研究和应用提供理论支撑.

    钻具旋转导向动力学特性柔性节扶正器钻井参数

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    冲击螺杆钻具结构设计与参数优化

    姜华李军张鹏翔汪伟...
    49-55页
    查看更多>>摘要：为了高效钻进硬岩地层,将螺杆钻具的大扭矩与轴向冲击工具的高频低幅冲击特性相结合,研制了一种冲击螺杆钻具.在工具结构原理讨论的基础上,建立了轴向冲击短节的冲锤运动控制方程,分析了冲锤的运动特性,并以工具冲击功和最大能量利用率为评价指标,采用正交试验方法对主要工具结构参数进行了优化研究.研究结果表明:冲锤往复运动过程为加速度逐渐减小的非线性加速运动,节流喷嘴直径和冲锤运动行程是影响冲击功的主要因素,而冲锤质量、承压面积和腔体通孔面积是次要因素.节流喷嘴直径和冲锤承压面积是影响最大能量利用率的主要因素;而冲锤运动行程、冲锤质量和腔体通孔面积是次要因素.所得结论可为对冲击螺杆钻具的进一步优化设计和现场应用提供参考.

    冲击螺杆钻具运动特性正交试验冲击功最大能量利用率

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    聚焦于碰摩诱导的非规则形貌套管磨损分析

    刘君林万志国满振峰李国平...
    56-61页
    查看更多>>摘要：由于钻磨铣作业管柱刚度低且受力情况复杂,发生涡动时不可避免会碰摩套管,诱导套管产生不连续、随机的磨损,降低井筒安全性.为研究碰摩磨损对套管安全性的影响规律,基于转子动力学理论建立了钻磨铣作业钻柱有限元动力学模型,得到钻柱涡动轨迹及钻柱涡动诱发的套管碰摩特征;同时建立了碰摩磨损体积计算模型,考察转速、钻压对碰摩诱导的套管磨损的影响规律;将碰摩磨损缺陷引入套管模型,采用应力集中比值分析碰摩磨损缺陷对套管承载性能的影响规律.研究结果表明:钻磨铣作业期间钻柱对套管的碰摩主要发生在下部钻具组合处,表现为不连续性碰摩和连续性碰摩2 种形式;转速、钻压与碰摩磨损程度呈正相关关系;碰摩磨损缺陷的偏磨率、开口大小及数量会对套管承载性能产生不同的影响.研究结果可为由碰摩诱导产生的套管磨损分析及井筒完整性评价提供理论依据.

    钻磨铣作业修井钻柱涡动碰摩非规则形貌套管磨损

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    变椭圆振动筛筛分性能的数值模拟研究

    韩庆锋吕志鹏闵庆新段铃童...
    62-70页
    查看更多>>摘要：钻井液振动筛作为一级固相控制设备,常存在"筛堵""筛糊"和"跑浆"等问题,而通过改变"力心"和质径积比值等参数来得到合理的变椭圆振动轨迹,可以较好解决这些问题.针对变椭圆轨迹振动筛的结构参数改变要求,研究其对振动轨迹和颗粒行为的影响,并基于离散元法(Discrete Element Method)的耦合多体系统动力学(Dynamics of Multi-body System)研究方法,对变椭圆振动筛本体和物料颗粒进行联合分析求解;分析了变椭圆振动筛力心位置和偏心块质径积比值对振动轨迹、物料颗粒运移速度和透筛率的影响.结果表明:振动筛在力心与质心的距离在100～150 mm,偏心块质径积比值在10 ∶ 7 左右,入料端最大椭圆倾角在60°～65°时,变椭圆振动筛可以达到较好的筛分性能.研究结论可为变椭圆振动筛的设计提供理论支持.

    钻井液振动筛变椭圆离散元法耦合多体系统动力学筛分效率力心物料颗粒

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    近钻头钻压和扭矩的高精度温度补偿方法

    董添奇杨旭辉
    71-79页
    查看更多>>摘要：获取近钻头工程参数对于钻井安全生产具有十分重要的意义.随着技术的发展,地面间接测量技术已无法满足实际钻井需求,通过井下直接测量的方式获取实时的钻压扭矩等参数是当前主要研究方向.为此,根据应变测量原理,提出了井下钻压扭矩参数测量的应变片粘贴方案和电桥测量方案.试验研究表明,机械结构自身的应变与外载之间存在非线性关系,并且在高温环境下非线性误差更加突出.为了提高测量数据的精度,通过简化温度、压力和电桥输出电压之间的关系,建立数学模型,利用耦合多项式变换矩阵对机械结构自身引起的变形误差进行软件补偿.试验结果表明,该方法使直接计算应变片受力的平均绝对误差从 2.140 33 kPa 降低为0.277 39 kPa,降低了约87%.该方法有效地减小了测量近钻头钻压和扭矩的误差.

    近钻头工程参数测量应变片软件补偿钻具变形惠斯通电桥钻压扭矩

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