全部分类/
科学普及/
石油矿场机械

石油矿场机械

2026年03期

扫码免费借阅

专题研究 | 浅水水下采油树生产流道非稳态传热和保温特性研究

专题研究 | 浅水水下采油树生产流道非稳态传热和保温特性研究

摘要：针对渤海油田原油含蜡量高、黏度大的特性，开展浅水水下采油树生产流道非稳态传热特性和保温机理研究。采用 Fluent 软件建立了浅水水下采油树生产流道原油传热特性分析有限元模型；分析结果与理论计算结果对比，明确了非稳态条件下生产流道径向上的温度分布特征。结果表明，原油最终温度稳定于外部海水温度，初始原油温度决定了原油温降速率，流道材料对原油传热特性影响较小。进一步探究了保温层厚度和材料对生产流道内流体温度的影响规律，保温层厚度增加及材料热导率降低可显著提升保温效果。研究成果可为实际浅水水下采油树生产流道保温层设计提供参考。
专题研究 | 油气管道封堵机器人大膨胀比密封胶筒结构研究

专题研究 | 油气管道封堵机器人大膨胀比密封胶筒结构研究

摘要：针对管道封堵机器人挤压式密封胶筒结构在膨胀过程中易出现外突现象，影响密封性能等问题，通常将胶筒与管壁间隙设计较小，但限制了封堵器在管道内的通过能力。为提升结构通过能力并确保密封效果，提出了一种具有较大径向膨胀比的密封胶筒结构。对6种常用超弹性本构模型进行了系统对比，推导了其应变能函数及在单轴拉伸加载路径下的应力表达式，以及体积压缩加载路径下静水压力和体积比的关系，为橡胶材料参数识别提供理论基础。基于Abaqus开展了不同充压条件下胶筒与管壁间接触应力的数值仿真，结果表明，当胶筒内部充压为10.8 MPa时可有效封堵10.0 MPa的管内压力。通过不同橡胶邵氏硬度的对比分析，确定邵氏硬度为60度时密封性能最优。仿真结果显示，两侧弹性挡环在封堵过程中最大应力为917.70 MPa，未超过材料屈服强度，可在卸压后可靠复位。搭建密封性能测试平台并进行试验验证，当胶筒内部充压为10.79 MPa时，实测封堵压力达10.36 MPa，胶筒及挡环复位良好，试验结果与仿真结果基本一致，验证了结构设计与分析方法的有效性与工程实用性。
专题研究 | 基于双向流固耦合的锥阀多相流启闭特性研究

专题研究 | 基于双向流固耦合的锥阀多相流启闭特性研究

摘要：针对石油天然气往复式压缩机锥形气阀在启闭过程中的动态特性影响系统稳定性的问题，建立了三维有限元模型。采用双向流固耦合与动网格方法，施加动态压力边界条件，模拟不同进口压力与含液量条件下阀芯的启闭过程。分析结果表明，随进口压力升高，阀芯开启速度增大、升程提升，但在高压差下出现运动突跃和振荡不稳定，表现出非稳态特征。含液量对阀芯早期开启影响较小；在中等含液量（20%~40%）条件下阀芯更易出现运动突跃与振荡不稳定；而在极低或极高含液量条件下运动趋于平稳。应力分析显示，阀芯前端与阀座接触区域是主要的应力集中位置。
试验研究 | 连续油管管柱屈曲影响因素模拟试验研究

试验研究 | 连续油管管柱屈曲影响因素模拟试验研究

摘要：在连续管下入过程中，由于管柱自重及管柱与井壁摩擦的影响，使得管柱在受压时由初始的近似直线状态（稳定状态）转变为曲线状态（另一种稳定状态）。随着水平段轴向载荷增大，管柱会出现正弦屈曲，最终演变为螺旋屈曲，导致管柱锁死，轴向载荷无法传递。通过理论计算确定试验系统几何参数，设计试验装置模拟井下实际工况，开展了不同直径连续油管与水平井的对比试验，研究了水平段轴向载荷作用下连续油管的屈曲影响因素。结果表明，连续油管在水平段内的工作状态随轴向载荷增大，依次经历稳定直线、正弦屈曲、螺旋屈曲三个阶段，最终可能导致管柱锁死；水平段长度延长会显著增大连续油管的轴向接触载荷，加剧屈曲程度；不同直径的连续油管在相同工况下的屈曲临界载荷存在差异，直径与井眼的匹配关系对屈曲状态影响显著。研究成果可为优化连续油管作业参数及水平井管柱结构设计提供试验依据，对提升连续油管在长水平段中的通过能力与作业安全性具有指导意义。
试验研究 | 基于改进 YOLOv11 的轻量化吊卡开合检测方法

试验研究 | 基于改进 YOLOv11 的轻量化吊卡开合检测方法

摘要：针对钻井平台吊卡开合状态自动化检测中面临的目标尺寸小、背景复杂、实时性要求高等技术挑战，提出了一种基于YOLOv11架构的轻量化改进检测模型。将标准三解码头重构为四解码头网络，以增强小目标角度感知能力；引入注意力机制（SE模块强化通道特征，CA模块提升空间定位精度），优化特征提取过程；采用Network Slimming剪枝策略实现模型轻量化，在保持精度的同时显著降低计算成本。在自建钻井吊卡数据集上的试验表明：该方法mAP50检测精度达到95.3%（较原始YOLOv11提升3.3%），参数量减少。实际部署测试表明，可以实现单帧处理速度达8.1 ms (123.46 FPS)，满足钻井平台安全监控的实时性要求，改进模型在保持高精度的同时，显著提升推理效率，为智能钻井平台提供了有效技术方案。
试验研究 | 尾管回接远程遥控固井水泥头研制及试验

试验研究 | 尾管回接远程遥控固井水泥头研制及试验

摘要：针对尾管回接固井作业时固井水泥头位置高，操作难度大、风险高等技术难题，借鉴尾管胶塞释放原理，采用遥控操作机构释放固井胶塞，研发了尾管回接远程遥控固井水泥头，对水泥头的总体结构及零部件进行优化设计，结合其特点设计了配套工具与固井工艺，运用仿真软件对该固井水泥头进行数值仿真模拟，对其承压性能和远控功能开展了室内试验；仿真模拟及室内试验结果表明，该水泥头耐压强度达35 MPa，可远程遥控操作释放固井胶塞，遥控距离大于100 m；研制的尾管回接远程遥控固井水泥头具有体积小、质量轻、便于井口安装等特点，可消除高处作业及高压操作带来的安全风险，显著提高作业效率并缩短作业时间。
试验研究 | 破碎式地层隔离阀研制与试验

试验研究 | 破碎式地层隔离阀研制与试验

摘要：针对井下作业过程中工作液漏失和常规地层隔离阀开启后通径较小的问题，研制了破碎式地层隔离阀。通过有限元计算方法对隔离阀关键部件进行了强度校核，校核结果表明板阀外筒承内压能力可达70 MPa，阀板破碎的压力阈值为46 MPa。地面测试验证了隔离阀在常温低压、常温高压、高温低压和高温高压环境下的密封性能可靠，双向密封承压能力均可达到35 MPa，阀板的破碎压力阈值稳定介于42~50 MPa之间，破碎形状与校核结果基本一致。隔离阀能够满足现场应用条件，且为其开启方式提供了一种全新的思路。
设计计算 | 非均匀腐蚀井口装置应力有限元模拟分析

设计计算 | 非均匀腐蚀井口装置应力有限元模拟分析

文章编号：1001-3482（2026）03-0058-07 1 ， 2 ， 3 ， 1 ， 2 ， 2 610500； 3. 摘要：井口装置由于高速流体冲刷和腐蚀介质的共同作用，易形成沟槽和凹坑等非均匀腐蚀缺陷，增加了泄漏风险。研究腐蚀缺陷形态特征变化带来的结构应力变化规律，对井口装置安全评估具有重要意义。以 KQ65-35 型井口装置为例，利用 Ansys 软件构建了含腐蚀缺陷井口装
设计计算 | 基于钻柱力学的超深井螺杆钻具安全性分析

设计计算 | 基于钻柱力学的超深井螺杆钻具安全性分析

摘要：为探究深井钻井过程中螺杆钻具使用安全性问题，利用动力学软件，开展螺杆钻具配置安全性分析，建立全井钻柱分析模型，根据实测钻井数据验证分析模型的准确性，对螺杆钻具安全性进行分析。分析结果表明，模拟数据能够较好反映出测井数据，模型有效；配置螺杆钻具后，钻头处的转矩和弯矩载荷均大于无螺杆时载荷，而轴向力载荷差别微小，距离钻头越近，弯矩载荷的均值和幅值越大，底部钻具更容易发生疲劳失效；螺杆轴头承受拉力载荷为749 kN，与马达水推力载荷叠加后，使传动轴串轴承承受的轴向载荷远大于常规模式，所以不建议在该位置配置螺杆钻具。研究成果可为作业现场螺杆钻具安全性使用提供理论基础和优化方向。
设计计算 | 小油管抽汲胶筒密封结构优化与模拟分析

设计计算 | 小油管抽汲胶筒密封结构优化与模拟分析

摘要：为解决致密气井开采中小油管抽汲胶筒存在的抽汲效率低、漏失量大等问题，提出了一种钢托硫化增强型抽汲胶筒结构，通过有限元模拟方法系统分析其密封性能。基于 Abaqus 软件建立有限元模型，模拟抽汲胶筒在井下工作载荷下的变形与接触行为，并采用正交试验法优化关键结构参数。结果表明，最优结构为总长 100 mm、主体锥度 0.2°、上锥段 11 mm/18°、钢丝直径 1.5 mm、橡胶硬度为邵氏 A60~70 度。该配置显著提高了抽汲时的密封接触应力和密封长度，有效降低漏失量，形成了结构、材料、载荷协同优化设计体系，为小油管抽汲工艺提供了理论依据与技术支撑。
开发应用 | 基于 GC89/200-1Z 型修井机器人的井口自动化处理系统研制

开发应用 | 基于 GC89/200-1Z 型修井机器人的井口自动化处理系统研制

摘要：针对传统石油修井作业的高风险、低效率及井场污染问题，研制了 GC89/200-1Z 型修井机器人的井口无人化操作系统。采用模块化集成设计，构建了涵盖杆管提升、输送、井口作业与液压控制四大关键模块及辅助系统，融合机械自动化控制技术，实现杆管精准操控。液压控制技术确保动力输出的稳定性；安全环保技术通过一键井控防喷与液体回收构建了双重保障；集成自动化控制实现多设备协同与远程操控。经安全风险评估，系统风险处于可控范围。现场应用表明，该系统平均起下油管 47 根/h、抽油杆 40 根/h，污油污水回收率≥98%，综合时效提高 20%。该系统显著提升了井口作业的安全性与环保水平，适应复杂工况，可为石油修井作业智能化转型提供有力技术支持。
开发应用 | 水平井大通径筛管防砂工艺管柱技术与应用

开发应用 | 水平井大通径筛管防砂工艺管柱技术与应用

摘要：针对稠油水平井在多轮次热采后筛管防砂失效、二次防砂通径受限等技术难题，研发了一种兼顾防砂效果与井筒通径的大通径筛管防砂工艺技术，以保障后期注汽、测试等作业顺利实施。通过优化防砂悬挂器结构，采用无接箍直连筛管及逐级解锁安全接头，设计形成大通径防砂管柱，并进行力学分析与室内试验验证；结合现场施工工艺优化，开展了多井次应用与效果评价。结果表明，研制的防砂管柱通径达 ?120mm 以上，显著优于传统 ?108mm 筛管，工具性能稳定，防砂有效率100%。已在渤海、大港、辽河等油田应用28井次，施工成功率100%，后期作业管柱一次下入成功率显著提高。大通径筛管防砂工艺技术有效解决了“防砂与通径”矛盾，提升了稠油水平井后期作业能力与生产寿命，具有结构简单、施工高效及适应性强的特点，为稠油热采井的可持续开发提供了可靠技术支撑。
开发应用 | 裸眼水平井旁通隔离封隔器研制及应用

开发应用 | 裸眼水平井旁通隔离封隔器研制及应用

摘要：针对常规裸眼水平井分段充填防砂技术中存在通径小、摩阻高及施工工艺复杂等问题，开发了一种裸眼水平井分段充填旁通隔离封隔器。该封隔器主要由上接头、旁通套管、密封筒、上配长短节、上本体、下配长短节、支撑体、套管接箍和套管短节等组成，设有旁通通道，工具通径可达120.65 mm。工作过程为：首先管内打压坐封封隔器，然后进行砾石充填防砂，携砂液通过旁通通道流入筛管和地层环空，充填结束后上提服务工具关闭旁通通道实现分段功能。现场应用表明，该工具结构设计合理、性能可靠，胶筒坐封后承压达35 MPa，可一次完成整个水平井段充填防砂。该技术突破了常规裸眼水平井分段充填防砂的技术瓶颈，提高了裸眼水平井充填分段能力，具有广阔的应用前景。

石油矿场机械

目录

专题研究 | 浅水水下采油树生产流道非稳态传热和保温特性研究

专题研究 | 浅水水下采油树生产流道非稳态传热和保温特性研究

专题研究 | 油气管道封堵机器人大膨胀比密封胶筒结构研究

专题研究 | 油气管道封堵机器人大膨胀比密封胶筒结构研究

专题研究 | 基于双向流固耦合的锥阀多相流启闭特性研究

专题研究 | 基于双向流固耦合的锥阀多相流启闭特性研究

试验研究 | 连续油管管柱屈曲影响因素模拟试验研究

试验研究 | 连续油管管柱屈曲影响因素模拟试验研究

试验研究 | 基于改进 YOLOv11 的轻量化吊卡开合检测方法

试验研究 | 基于改进 YOLOv11 的轻量化吊卡开合检测方法

试验研究 | 尾管回接远程遥控固井水泥头研制及试验

试验研究 | 尾管回接远程遥控固井水泥头研制及试验

试验研究 | 破碎式地层隔离阀研制与试验

试验研究 | 破碎式地层隔离阀研制与试验

设计计算 | 非均匀腐蚀井口装置应力有限元模拟分析

设计计算 | 非均匀腐蚀井口装置应力有限元模拟分析

设计计算 | 基于钻柱力学的超深井螺杆钻具安全性分析

设计计算 | 基于钻柱力学的超深井螺杆钻具安全性分析

设计计算 | 小油管抽汲胶筒密封结构优化与模拟分析

设计计算 | 小油管抽汲胶筒密封结构优化与模拟分析

开发应用 | 基于 GC89/200-1Z 型修井机器人的井口自动化处理系统研制

开发应用 | 基于 GC89/200-1Z 型修井机器人的井口自动化处理系统研制

开发应用 | 水平井大通径筛管防砂工艺管柱技术与应用

开发应用 | 水平井大通径筛管防砂工艺管柱技术与应用

开发应用 | 裸眼水平井旁通隔离封隔器研制及应用

开发应用 | 裸眼水平井旁通隔离封隔器研制及应用

过往期刊

石油矿场机械

石油矿场机械

石油矿场机械

石油矿场机械

猜你喜欢

科学导报

科学之友

光学精密工程

物流研究

科幻立方

江苏科技报·E教中国

地震研究

河北科技大学学报(社会科学版)

中国音乐学院电子阅览室

中国音乐学院电子阅览室

新用户注册

注册成功

修改电子邮件