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石油机械
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贺会群

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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    基于压缩感知的井下钻具状态预警方法研究

    李飞王一帆吕方兴
    1-9页
    查看更多>>摘要：在井下振动信号向高频采集发展趋势下,井下振动采集模块需要存储和传输的数据量逐渐增大.为了解决井下数据存储和上传压力大的问题,并对井下钻具的运行状态进行预警,提出了将压缩感知理论和支持向量机(Support Vector Machine,SVM)模型融入于井下振动信号的存储、传输和状态预警中.研究了一种原子数自适应的稀疏字典建立方法,用少量稀疏特征表达完整信号;建立了观测矩阵将原始信号投影到低维空间上,实现信号的压缩方法;应用改进的布谷鸟算法(Improved Cuckoo Search,ICS)对SVM模型进行参数寻优,训练好的ICS-SVM模型实现了钻具状态预警.应用结果表明,压缩感知技术可以将井下振动数据压缩至 12%,数据重构误差为0.177 2,ICS-SVM模型对钻具状态预警成功率达到98%.研究结果达到了缓解井下振动数据存储和上传压力的目的,可帮助工作人员更好地进行实时钻井操作和状态预警.

    井下振动信号高频采集压缩感知布谷鸟算法支持向量机钻具状态预警

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    基于随机共振的井下无线电磁2FSK信号解调

    张国辉李伟勤
    10-16页
    查看更多>>摘要：井场及周边电器所带来的噪声干扰会对接收到的无线电磁 2FSK调制信号产生影响,在信噪比低时提取信号特征困难.为此,提出了一种基于浣熊算法的自适应双稳态随机共振系统,以降低2FSK信号的误码率.该方法充分利用浣熊算法的全局探索和局部优化平衡能力,通过并行选择和优化随机共振系统的多个参数,以获得系统输出的最大信噪比增益.利用卷积神经网络对随机共振系统输出的信号进行解调,并评估其误码率.仿真和试验结果表明,在低信噪比条件下,基于浣熊算法的随机共振系统输出信号的特征频率相对于蚁群优化算法更加显著,并且具有更低的误码率.研究结果可为井下信号实时传输提供技术支撑.

    井下信号传输随机共振浣熊算法卷积神经网络2FSK调制信号误码率

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    基于钻井储能系统的热管理仿真与风道结构优化

    赵友贵
    17-26页
    查看更多>>摘要：钻井储能系统在油气工业电气化中具有重要作用.储能电池作为核心部件存在热失控风险,储能系统的热管理至关重要.为提高电能利用效率,促进石油工业的能源替代和节能减排,解决集装箱式电池储能系统内部电池紧密排布且环境相对封闭而导致的温升问题,采用STAR-CCM软件对钻井储能系统进行热管理分析.通过建立系统的三维模型来提取传热和散热路径.运用计算流体动力学(CFD)仿真技术对系统内的流场和温度场进行详细分析.通过CFD仿真技术成功分析了钻井储能系统内部的流场和温度场,识别出热点区域并分析了温升的原因.基于仿真结果,对风道进行了优化设计,有效改善了电池排布区域的散热条件,降低了系统的整体温度.研究结果可为储能系统的热管理设计提供重要参考依据.

    钻井储能系统热管理风道结构计算流体力学仿真

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    斜螺旋式旋转空化喷嘴性能仿真研究

    陈效平何志鹏刘广力敖鑫...
    27-35页
    查看更多>>摘要：针对旋转空化喷嘴(Spin Cavitation Nozzle,SCN)开采天然气水合物时能耗高、效率低的问题,设计了一种斜螺旋式旋转空化喷嘴(Oblique Spiral type Spin Cavitation Nozzle,OSSCN).基于 CFD 方法,对 OSSCN、SCN 以及收缩-扩张型喷嘴(Contraction-Dilatation Cavitation Nozzle,CDCN)进行性能对比分析.仿真分析结果表明:与 CDCN 相比,OSSCN 和SCN流场中空化泡的分布更广泛、空化性能更优,且对水合物碎片有着更强的卷吸能力;与SCN相比,OSSCN在水合物壁面处产生的液压冲击能量更大,其径向流速更高,对水合物壁面产生的冲蚀效果更佳;OSSCN的斜螺旋叶轮结构极大地降低了喷嘴液阻、减小了能耗,在与SCN性能相差不大的情况下,OSSCN较SCN降低了约39%的能耗,展现出高效节能的优势.该设计可为空化射流钻水平井+衬管完井技术的商业化应用提供技术支持.

    空化射流钻井旋转空化喷嘴斜螺旋面天然气水合物计算流体力学射流冲蚀空化性能卷吸性能

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    佳县南区致密气小井眼优快钻井关键技术

    吴晓红李云峰李然沈园园...
    36-44页
    查看更多>>摘要：为进一步提高佳县南区区块钻井效率、降低钻井成本,开展了小井眼二开一趟钻优快钻井技术研究.以提高佳县南区小井眼二开一趟钻比例为导向,基于佳县南区地层特征,分析了小井眼钻井难点及技术需求,在此基础上进行了井眼轨道精细设计以及钻头、钻具组合与钻井参数等方面的优化研究,优化构建了防塌承压钻井液体系及复合堵漏技术,形成了适合该区块的小井眼优快钻井关键技术,并在 75 口井进行了应用.研究结果表明:应用井二开一趟钻比例由13.4%提高至62.7%,机械钻速提高至23.4 m/h,完井周期降至 17.65 d,单井漏失量明显降低.研究结果可为小井眼优快钻井持续提速降本提供技术支撑.

    致密气小井眼一趟钻钻井液堵漏佳县南区

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    MGD无源磁导向工具隔热保护舱优化设计

    张吉喆乔磊张宇昊任宪可...
    45-51页
    查看更多>>摘要：目前测井仪器在175℃及以上高温环境下正常工作解决方案更注重隔热,通常使用真空保温瓶和多层隔热材料隔绝外部热量的进入,各学者主要通过理论公式和经验系数设计保温瓶,对保温瓶温度场数值模拟研究较少.为此,根据磁性探管的结构和保温瓶参数,结合温度场耦合分析了MGD无源磁导向工具温度场随时间变化的分布情况.分析结果表明:探管传感器在175℃左右的地层环境中需要工作 8～10 h,此时上、下隔热体长度应为 150、50 mm,上、下吸热体长度均为150 mm;增加吸热体体积可延长极限工作时间,应综合考虑工作时间、传感器适宜工作温度和隔热保护舱外形尺寸等因素合理确定吸热体体积.所得结论可为无源磁导向工具隔热保护舱的设计提供理论依据.

    测井仪器无源磁导向工具隔热保护舱保温瓶温度场数值模拟

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    盐穴储气库溶腔促溶工具设计及流场优化分析

    查春青庞瑞豪王帅周俊然...
    52-58页
    查看更多>>摘要：目前在盐穴储气库腔体的建造中,促溶工具缺乏参数优化过程,没有关于其技术参数与所形成腔体大小、形状之关系的阐释.为此,设计了延伸式快速溶腔促溶工具,利用Fluent软件对此工具的外流场进行仿真,研究喷嘴角度、入口排量和工具旋转速度对盐穴储气库前期的建槽大小、形状的影响.分析结果表明:该工具能实现工作状态可控、延伸自适应,且喷嘴可更换;45°喷嘴角度为建槽期的最佳建槽角度;入口排量越大,高速喷射流的喷射距离和喷射范围越大,但是当入口排量超过一定值时,其对喷射距离的增长幅值会快速减小;建议工具在工作时采用较低的转速,以减少单个高速喷射流的动能损耗.所得结论可为延伸式快速溶腔促溶工具的现场应用提供理论指导.

    盐穴储气库促溶工具数值模拟外流场旋转射流

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    基于模糊控制理论的修井隔水管系统反冲控制

    王金龙王聚李嘉慧刘秀全...
    59-66页
    查看更多>>摘要：修井隔水管系统是修井作业的关键装备,修井隔水管系统紧急解脱后的反冲过程极易发生事故.为解决修井隔水管系统反冲控制问题,降低反冲过程中发生风险的可能,基于模糊控制理论提出了一种修井隔水管系统反冲控制方法.基于液压动力学建立了分体式张紧系统模型,采用集中质量法将修井隔水管柱离散成弹簧-质量-阻尼单元,建立了修井隔水管系统动力学模型.根据模糊控制理论并结合修井隔水管系统反冲控制规律,设计了模糊控制器,采用Matlab/Simulink开发修井隔水管系统仿真模型并进行仿真计算.研究结果表明,模糊控制能较好地实现修井隔水管系统反冲过程控制,相比于无控制器和PID控制,模糊控制下的反冲过程修井隔水管系统的轴向位移波峰值更低,波谷值更高,所设计的模糊控制器在不同张力比和平台运动幅值下具有较好的适应性.

    修井隔水管动力学模型反冲控制模糊控制

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    冲击载荷下含腐蚀缺陷的海底管道损伤分析

    任涛郑吉霖曾威刘强...
    67-73页
    查看更多>>摘要：针对海底油气管道因冲击和腐蚀易造成管道损伤破坏的问题,基于耦合欧拉-拉格朗日算法(CEL)建立坠物-腐蚀管道-海床土体冲击有限元模型,分析了坠物质量、速度、埋深和腐蚀深度对含腐蚀缺陷管道损伤的影响,并与未腐蚀的完整管道进行了对比.以此为基础,分析了内压和腐蚀深度对撞击后的腐蚀管道应力的影响规律.研究结果表明:含腐蚀缺陷管道受冲击损伤程度均大于完整管道,同等撞击速度、质量和埋深下,冲击损伤值最大分别相差 68.6%、14.3%和194.7%;撞击后的腐蚀管道和完整管道最大等效应力均随内压增加而增大,同等内压等效应力值最大相差50.4%;同等腐蚀深度下,未撞击腐蚀管道和撞击后腐蚀管道等效应力值最大相差11.7%.这表明海底油气管道冲击损伤分析应考虑腐蚀缺陷的影响.研究方法及结果可为海底油气管道冲击损伤分析与评价提供参考.

    海底管道腐蚀管道冲击载荷冲击损伤管道损伤有限元模型

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    深水水下井口全钻井过程波激疲劳精细化评估

    李家仪刘秀全许亮斌邱娜...
    74-80,105页
    查看更多>>摘要：传统的水下井口波激疲劳评估没有考虑不同钻井阶段水下井口结构组成变化,导致水下井口波激疲劳评估精度有限.为此,提出基于整体-局部交互分析的全钻井过程水下井口波激疲劳损伤精细化评估方法,建立钻井全过程复杂结构水下井口局部精细模型及平台-隔水管-水下井口-导管耦合系统整体模型,研究整体模型与局部模型交互机制,并构建整体模型与局部应力传递关系,精细化评估水下井口全钻井过程波激疲劳损伤.研究结果表明:全钻井过程水下井口结构组成变化对隔水管系统和远离泥线导管处的波激疲劳几乎无影响,但对水下井口局部及泥线附近导管的波激疲劳存在较大影响;钻井第二阶段水下井口波激疲劳损伤最为严重,且水下井口底端始终为疲劳极限位置.所得结论有助于判断钻井过程中水下井口疲劳状态,保证作业安全.

    水下井口全钻井过程整体-局部交互分析波激疲劳疲劳损伤评估

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