扭转振动工具滑模控制降黏分析 被引量：3

1

作者 田家林 周思奇 杨应林 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第14期186-193,共8页

在深部硬地层钻井领域,扭转振动工具具有破岩效果明显和抑制钻头黏滑的作用,但其相应的降黏机理和控制机理研究还不完善。为此,在现有通过扭转振动工具解决黏滑问题的基础之上,建立了钻柱系统的扭转振动方程,提出U1和U2两种滑模控制降... 在深部硬地层钻井领域,扭转振动工具具有破岩效果明显和抑制钻头黏滑的作用,但其相应的降黏机理和控制机理研究还不完善。为此,在现有通过扭转振动工具解决黏滑问题的基础之上,建立了钻柱系统的扭转振动方程,提出U1和U2两种滑模控制降黏方法,并在有工具作用时,结合理论方程、给定参数对两种控制方式的降黏效果进行了分析。结果表明:当存在参数摄动时,钻柱系统处于黏滑状态附近,参数的变化会导致钻柱系统的脆弱性,钻柱系统需要加以控制;两种滑模控制方式均能有效对钻柱的黏滑振动进行控制;通过对在不同条件下各控制器的控制性能、鲁棒性的对比可知,滑模控制方式U2整体控制性能较好,且滑模控制方式U2具有更强的鲁棒性,有利于提高钻柱系统的稳定性和可靠性。 展开更多

关键词 黏滑振动 扭转振动工具 钻柱系统 滑模控制 鲁棒性

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新型扭转振动工具动力学模型与降黏特性 被引量：1

2

作者 田家林 何虹志 +4 位作者 杨琳 杨应林 程进前 黎根银 胡书辉 《工程科学与技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期206-213,共8页

在油气开采过程中,随着钻井深度的增加,岩石硬度加大,井下摩擦阻力较大,钻柱系统易发生黏滑振动,将导致部件过早发生故障,钻井作业效率低下,因此对于黏滑控制技术的研究具有重要意义。结合钻井过程中的实际工况,提出了一种新型扭转振动... 在油气开采过程中,随着钻井深度的增加,岩石硬度加大,井下摩擦阻力较大,钻柱系统易发生黏滑振动,将导致部件过早发生故障,钻井作业效率低下,因此对于黏滑控制技术的研究具有重要意义。结合钻井过程中的实际工况,提出了一种新型扭转振动工具,建立了基于该工具的钻柱系统扭转振动模型以及非线性动力学模型,分别进行了算例分析与实验测试以研究工具的降黏效果。算例分析时采用控制变量法,首先在给定转盘转速、钻压的情况下,对比分析了有或无工具时的钻柱系统各部件角速度,然后在相同钻压、不同转盘转速和相同转盘转速、不同钻压的情况下,分别对钻柱系统中有或无工具时的钻头角速度进行了求解;在实验过程中,对同一口井进行了有或无工具的测试,并结合未使用该工具的相邻井对照数据,分析了该工具的降黏效果。研究结果表明:在相同工况条件下,使用该扭转振动工具,可明显消除或抑制黏滑振动,同时,适当增大转盘转速,适当降低钻压可在一定程度上抑制钻柱的黏滑振动;在误差允许范围内,理论计算结果与测试结果相符合,验证了理论模型、求解方法以及算例分析的正确性。所提出的新型扭转振动工具、建立的动力学模型与研究结果对于减少黏滑振动、提高破岩效率具有重要参考意义。 展开更多

关键词 钻井 扭转振动工具 黏滑 扭转振动 动力学

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新型扭转振动工具降粘特性分析及PID控制策略研究 被引量：2

3

作者 田家林 周仪 杨琳 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2019年第10期1496-1502,共7页

在深井和超深井勘探开发过程中,广泛存在着粘滑振动现象,该现象不仅造成机械钻速降低,驱动能量大量浪费;而且还会加速钻具老化和失效,严重威胁钻井安全。为了有效地控制钻柱的粘滑振动,首先提出了一种新型扭转振动工具;其次建立了基于... 在深井和超深井勘探开发过程中,广泛存在着粘滑振动现象,该现象不仅造成机械钻速降低,驱动能量大量浪费;而且还会加速钻具老化和失效,严重威胁钻井安全。为了有效地控制钻柱的粘滑振动,首先提出了一种新型扭转振动工具;其次建立了基于该工具的钻柱系统的理论模型;最后用PID控制方法对新型扭转振动工具的降粘特性进行了研究。结果表明:该工具能够有效地控制钻柱的粘滑振动,两种PID控制方程均能对期望稳态转速进行实时监控,对比两者,U2控制方程具有更快的调节能力和更好的控制性能,且前期无粘滑现象的发生。 展开更多

关键词 粘滑振动 动力学 扭转振动工具 钻柱系统 PID控制

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基于附壁效应的水力振动工具研制 被引量：2

4

作者 赵传伟 裴学良 +3 位作者 马莉 张辉 兰恭涛 朱长勇 《断块油气田》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期670-674,共5页

针对现有水力振动工具存在工作压降大、耐腐蚀和耐高温性能差、寿命短、成本高等问题,根据附壁效应和旋流器的工作原理,设计了一种新型水力振动工具。该工具利用特殊流道和钻井液循环产生周期性振动,结构简单、无活动部件、工作压降小... 针对现有水力振动工具存在工作压降大、耐腐蚀和耐高温性能差、寿命短、成本高等问题,根据附壁效应和旋流器的工作原理,设计了一种新型水力振动工具。该工具利用特殊流道和钻井液循环产生周期性振动,结构简单、无活动部件、工作压降小。文中利用流体动力学软件模拟研究了该工具的工作特性及影响因素,结果表明:随着入口流量的增大,进出口压降幅值、平均压降以及振动频率均逐渐增大;随着钻井液密度的增大,进出口压降幅值和平均压降逐渐增大。采用响应曲面法建立了进出口平均压降数学模型,室内实验验证了该数学模型的可靠性。工具适用排量为20~35 L/s,冲击力大于30 kN,振动频率大于10 Hz。现场试验表明,基于附壁效应的水力振动工具可减少钻井定向过程中的托压现象,提高钻井效率。 展开更多

关键词 附壁效应 振动工具 压降 数学模型 现场试验

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振动减阻工具的研制与现场试验 被引量：3

5

作者 穆总结 李根生 +1 位作者 臧传贞 马军 《石油机械》 北大核心 2021年第12期42-47,共6页

钻头托压现象是制约水平井井眼延伸的重要因素。为了有效减少钻头托压现象,研制了振动减阻工具。振动减阻工具通过钻井液驱动转子和动阀转动,产生脉冲压降并作用于井底钻柱,驱使井底钻柱产生高频低幅冲击振动,降低钻具与井壁之间的摩擦... 钻头托压现象是制约水平井井眼延伸的重要因素。为了有效减少钻头托压现象,研制了振动减阻工具。振动减阻工具通过钻井液驱动转子和动阀转动,产生脉冲压降并作用于井底钻柱,驱使井底钻柱产生高频低幅冲击振动,降低钻具与井壁之间的摩擦因数,从而减少或消除托压现象,提高水平井钻井速度。在新疆玛湖油田风南4井区的现场试验中,试验井段为定向造斜段,单套工具进尺596 m,平均机械钻速达到4.74 m/h,与上部井段相比,机械钻速提高254%;与邻井相同造斜段相比,趟钻进尺提高150%,机械钻速提高126%,趟钻进尺及机械钻速均大幅提高。现场应用结果表明,振动减阻工具可有效减少钻头托压现象,保证钻压的有效传递,实现水平井的钻井提速。 展开更多

关键词 水平井 钻井提速 振动减阻工具 托压现象 机械钻速 现场试验

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可调式脉冲振动工具调节机制与机械设计研究

6

作者 苏前荣 尹添石 +4 位作者 史怀忠 宋先知 崔猛 赫文豪 张楠 《石油机械》 北大核心 2023年第5期47-52,共6页

随着勘探开发向深层超深层发展,钻井工程中所钻地层的复杂程度持续增高,有必要进行脉冲振动提速工具在地层中适应性与降摩减阻方面的研究。为此,通过开展脉冲振动特性参数调控方法的数值模拟,揭示脉冲振动提速工具在井下的自适应调节机... 随着勘探开发向深层超深层发展,钻井工程中所钻地层的复杂程度持续增高,有必要进行脉冲振动提速工具在地层中适应性与降摩减阻方面的研究。为此,通过开展脉冲振动特性参数调控方法的数值模拟,揭示脉冲振动提速工具在井下的自适应调节机制,优化脉冲振动提速工具调控结构设计。研究结果表明:单盘阀与直流道结构搭配的泄流槽分流式调控机构结构简单,流道结构合理且压耗小,适应井下作业环境;单盘阀泄流槽分流式调控机构的脉冲特性参数调节范围与调节程度符合设计要求,叶轮转速为85238 r/min,频率824 Hz,转速与频率的变化幅度在280%300%之间。研究结论可为可调式脉冲振动提速工具结构设计及优化提供理论依据。 展开更多

关键词 脉冲振动钻井 振动工具 调控机构 设计优化 数值模拟 单盘阀

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关于手持振动工具工作时振动频率的研究

7

作者 戴友春 《劳动保护科学技术》 1989年第6期29-32,共4页

关键词 振动工具 操作 振动频率 振动病

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基于不同振动模式的超声辅助塑性成形工艺概述 被引量：3

8

作者 雷玉兰 韩光超 +1 位作者 彭卓 盛超杰 《电加工与模具》 2018年第6期48-52,共5页

超声振动辅助塑性成形已成为近年来塑性成形领域的重要研究方向。基于"表面效应"和"体积效应"的超声辅助塑性成形可有效降低材料的变形抗力,从而改善塑性成形性能。总结和分析了近年来超声振动辅助塑性成形技术的... 超声振动辅助塑性成形已成为近年来塑性成形领域的重要研究方向。基于"表面效应"和"体积效应"的超声辅助塑性成形可有效降低材料的变形抗力,从而改善塑性成形性能。总结和分析了近年来超声振动辅助塑性成形技术的相关研究进展,重点探讨了不同超声振动方式(即工具超声振动和工件超声振动)对材料塑性成形过程和成形特性的影响。 展开更多

关键词 超声塑性成形 工具振动 工件振动 成形特性

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硬地层破岩工具最新进展 被引量：22

9

作者 邹德永 于鹏 杨光 《石油机械》 北大核心 2013年第6期1-5,共5页

钻井速度慢、钻头寿命短、钻井周期长及钻井成本高等问题是制约深部地层和复杂地质条件下油气资源勘探开发速度和效益的主要技术瓶颈。介绍了国内外在硬地层钻头和辅助破岩工具方面的最新产品和技术,包括国外Smith公司的狗骨形楔形齿牙... 钻井速度慢、钻头寿命短、钻井周期长及钻井成本高等问题是制约深部地层和复杂地质条件下油气资源勘探开发速度和效益的主要技术瓶颈。介绍了国内外在硬地层钻头和辅助破岩工具方面的最新产品和技术,包括国外Smith公司的狗骨形楔形齿牙轮钻头、孕镶金刚石钻头和采用特殊工艺制造的PDC钻头,Novatek International公司的锥形PDC钻头,Baker Hughes公司的混合钻头,Ulterra Drilling Technologies公司的扭转冲击器,Weatherford公司的环形保径稳定器,国内江汉石油钻头股份有限公司的新型牙轮钻头、中石化西南油气分公司工程技术研究院研制的异形加长齿PDC钻头,以及中国石油大学(华东)研制的脉冲振动工具及井下钻柱减振增压装置,同时分析了各产品的性能特点及硬地层破岩工具的未来发展趋势。 展开更多

关键词 硬地层 破岩工具 钻头 扭转冲击器 稳定器 脉冲振动工具

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复合超声振动的脉冲电流电解去毛刺试验研究 被引量：1

10

作者 诸跃进 《电加工与模具》 2011年第6期41-44,59,共5页

针对针阀体喷孔采用脉冲电流电解去毛刺后,存在喷孔内入口处倒圆半径偏差较大、喷孔流量分散度较大的问题,提出采用超声辅助振动工具阴极进行小初始加工间隙电解去毛刺加工,分析了复合超声振动的脉冲电流电解去毛刺工艺特点。针阀体喷... 针对针阀体喷孔采用脉冲电流电解去毛刺后,存在喷孔内入口处倒圆半径偏差较大、喷孔流量分散度较大的问题,提出采用超声辅助振动工具阴极进行小初始加工间隙电解去毛刺加工,分析了复合超声振动的脉冲电流电解去毛刺工艺特点。针阀体喷孔电解去毛刺试验数据表明:采用超声辅助振动工具阴极后,倒圆半径偏差得以减小,流量分散度有所降低。 展开更多

关键词 超声振动 振动工具阴极 间隙 倒圆半径 喷孔流量

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基于PCA-LSTM的黏滑振动水平评估方法研究 被引量：4

11

作者 张鑫 张涛 +1 位作者 李玉梅 房萍 《石油机械》 北大核心 2023年第2期18-25,共8页

石油钻井过程中,井下工具的黏滑振动会导致钻头发生周期性的黏滞和滑脱,容易引起钻头和钻具组合失效,造成井下事故。为此,基于井下测量技术的发展,采用长短期记忆(Long Short-term Memory,LSTM)神经网络智能算法建立黏滑振动水平评估模... 石油钻井过程中,井下工具的黏滑振动会导致钻头发生周期性的黏滞和滑脱,容易引起钻头和钻具组合失效,造成井下事故。为此,基于井下测量技术的发展,采用长短期记忆(Long Short-term Memory,LSTM)神经网络智能算法建立黏滑振动水平评估模型,采用井下近钻头工程参数测量工具在钻头处采集7类高频井下工程参数,验证使用PCA-LSTM神经网络黏滑振动水平评估模型的准确性。研究结果表明,该评估模型均方根误差为0.026,较LSTM、PCA-BP、PCA-SVM评估模型分别下降了0.033、0.011和0.018,表明该模型抑制了过拟合造成的滞后效应,具有较高的精度,可有效评估钻头处黏滑振动水平。研究结果对指导钻井过程,及时调整地面参数,有效抑制黏滑振动,推动安全、快速、高效钻井具有重要作用。 展开更多

关键词 井下工具黏滑振动 随机森林 LSTM神经网络 近钻头 训练模型

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钻机与井下工具新进展 被引量：5

12

作者 杨利 郭先敏 《断块油气田》 CAS 2013年第5期674-677,共4页

文中主要介绍了国内外钻机与井下工具的最新进展,包括可快速拆卸和安装的"火箭"型钻机,轻便、安全、高效的"理想"型钻机,适用于页岩钻井的新型移动式钻机;国内外为提高难钻地层钻井速度研发的防憋钻工具、扭转冲击... 文中主要介绍了国内外钻机与井下工具的最新进展,包括可快速拆卸和安装的"火箭"型钻机,轻便、安全、高效的"理想"型钻机,适用于页岩钻井的新型移动式钻机;国内外为提高难钻地层钻井速度研发的防憋钻工具、扭转冲击辅助破岩工具、轴向振荡工具、主动减振器、轻型超高强度钻杆。最后提出了提升我国钻井装备与工具水平的建议。 展开更多

关键词 可移动式钻机 防憋钻工具 轴向振动工具 扭转冲击辅助破岩工具 主动减振器 超高强度钻杆

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钻柱恶性振动识别与抑制技术研究进展 被引量：8

13

作者 兰凯 刘香峰 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第1期203-214,共12页

钻柱振动问题在钻井实践中普遍存在,钻柱恶性振动是造成钻头、钻柱失效的重要原因,其会降低钻井时效,增加钻井成本。如何有效识别钻柱恶性振动并加以抑制是一个重要的课题,国内外对其开展了大量的攻关研究和工程实践。本文详细阐述了钻... 钻柱振动问题在钻井实践中普遍存在,钻柱恶性振动是造成钻头、钻柱失效的重要原因,其会降低钻井时效,增加钻井成本。如何有效识别钻柱恶性振动并加以抑制是一个重要的课题,国内外对其开展了大量的攻关研究和工程实践。本文详细阐述了钻柱耦合振动的理论研究现状及最新发展趋势,对钻柱振动室内实验研究进行了总结,介绍了国内外井下振动监测装置、钻柱振动抑制工具研发与应用的最新进展;最后提出理论研究与室内试验相结合,研发钻柱动力学分析软件及井下振动识别监测工具,配套合适的抑制、减振工具是解决钻柱恶性振动问题的主要方法;同时建议开展振动抑制一体化解决技术的研究。 展开更多

关键词 钻柱振动 振动识别 振动抑制工具 试验装置

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国外钻井装备与技术新进展 被引量：11

14

作者 郭先敏 侯芳 《石油机械》 2016年第7期20-26,共7页

介绍了国外最新的钻井装备与技术——新型钻机(Aecher模块化钻机、模块化海洋钻机、快速移动钻机和理想钻机),新型钻头(两级双径PDC钻头、新型混合式钻头、双倒角PDC切削齿Kymera^(TM)钻头、Pexus^(TM)混合式钻头、IRev^(TM)孕镶钻头和S... 介绍了国外最新的钻井装备与技术——新型钻机(Aecher模块化钻机、模块化海洋钻机、快速移动钻机和理想钻机),新型钻头(两级双径PDC钻头、新型混合式钻头、双倒角PDC切削齿Kymera^(TM)钻头、Pexus^(TM)混合式钻头、IRev^(TM)孕镶钻头和Stay Cool多维切削齿),新型MWD/LWD与无线遥测系统(XBATSM声波和超声波LWD、高温高压双加表MWD、集成方位伽马的新型LWD、Digi Scope连续波钻井液脉冲遥测系统和Twin双模式电磁遥测系统),新型井下振动测量工具(井下振动随钻测量系统和高频钻井动力学测量工具)。最后指出了我国钻井装备和技术与国外的差距,认为我国应把握世界钻井装备与技术的发展脉搏,调整和优化当前钻井装备与技术的研发方向,进一步拓展国际市场。 展开更多

关键词 钻机 钻头 MWD/LWD与无线遥测系统 井下振动测量工具

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对两种粉料包装机性能的分析与改进

15

作者 宋建新 徐顺利 杨建玺 《洛阳工学院学报》 1995年第4期6-9,共4页

本文对两种国产粉料包装机性能作了对比分析，指出了各自的优缺点。对在高温高湿环境下机器工作时出现的问题作了具体分析，并提出了改进措施。

关键词 粉料 包装机 振动工具

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