国家自然科学基金(51174164)
- 作品数：28 被引量：84H指数：5
- 相关作者：张光伟刘畅刘英海李钊李军强更多>>
- 相关机构：西安石油大学中海油信息科技有限公司中航动力股份有限公司更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金陕西省自然科学基金更多>>
- 相关领域：石油与天然气工程一般工业技术理学机械工程更多>>
- 旋转导向钻井工具试验台加载控制系统的研究被引量：4
- 2020年
- 为了测试在实际钻井过程中钻井工具的工作性能,研制了旋转导向钻井工具性能测试试验台,并开发了一种加载控制系统,应用于试验台模拟加载装置。该试验台主要用来模拟钻井工具在实际钻井过程中所受的扭矩和轴向力。根据其数学模型分别建立了模拟加载装置的液压缸、磁粉制动器和比例溢流阀的传递函数;运用模糊推理方法使用模糊自适应PID控制器计算出输入和输出之间的关系,进行PID参数的最佳调整;然后应用Matlab软件中Simulink模块将所设计的控制方法与常规PID控制方法的仿真结果比较。分析结果显示:模糊自适应PID控制方法具有更快的响应时间、更强的抗干扰能力;设计的模糊自适应PID控制方法提高了指向式旋转导向钻井工具试验台控制的灵敏度,满足对试验台较高控制精度的要求。所得结论可为旋转导向钻井工具的性能研究提供参考。
- 张光伟田帆高嗣土乔阳
- 关键词：数学建模钻井工具试验台模糊自适应PID控制器
- 可控弯接头中钢球与滚道摩擦磨损研究被引量：1
- 2015年
- 在旋转导向钻井系统中,可控弯接头是重要的导向钻井工具。介绍了可控弯接头结构,并对该结构中钢球的受力和接触情况进行阐述。采用赫兹理论对钢球与滚道进行分析计算,了解其在工作过程中具体的运动情况以及在受到工作载荷之后的摩擦磨损状态;通过MATLAB软件分析机构中各因素对摩擦应力的影响程度及趋势,为机构后续设计及改进提供依据。
- 李钊张光伟李晓红王可可
- 关键词：钢球滚道赫兹理论钻井工具
- 旋转导向钻井工具试验台主轴驱动液压系统的稳定性被引量：2
- 2020年
- 旋转导向钻井工具试验台的研究与应用对旋转导向钻井工具的研制和开发具有重要意义。为实现旋转导向钻井工具试验台主轴的精确稳定旋转,设计了一种试验台主轴驱动液压系统。根据液压系统工作原理建立了该系统的数学模型,得到了输入电压与液压马达输出转速之间的传递函数;利用Routh判据和Bode图判定该系统不稳定,当给系统加入动压反馈回路适当增加系统阻尼后,系统达到了稳定性要求;通过MATLAB/Simulink对该系统进行了仿真分析,分析结果表明:该系统在比例积分微分(PID)控制下,当无负载干扰时,试验台主轴转速能被精确控制;当对系统加入0~1500 N·m的随机负载干扰时,该系统也能快速达到稳定状态。可见该系统的控制精度达到了试验台主轴稳定旋转的设计要求,可以作为试验台主轴驱动液压系统的指导参数。
- 张光伟程礼林尹福来曹明星
- 关键词：旋转导向钻井工具液压系统MATLAB/SIMULINK比例积分微分控制
- 指向式旋转导向系统内外环转速对PDC钻头破岩效率的影响被引量：1
- 2019年
- 为了提高指向式旋转导向钻井工具的破岩效率,在钻头运动学研究的基础上,利用Matlab软件建立了数字化PDC钻头模型和数字化岩石模型,结合岩石模型的离散化处理,模拟了旋转导向钻进条件下,PDC钻头与岩石的相互作用过程,并给出了破岩效率的定量计算方法;分析了指向式旋转导向系统内外偏心环转速对PDC钻头破岩效率的影响,得到了不同时间步长下的破岩规律。研究结果表明,抗剪强度为11 MPa、内摩擦角为22°、摩擦系数为0.2的岩石,其最佳破岩转速比在1.0左右,且指向式旋转导向系统在钻进过程中均存在稳态切削,其破岩效率与内外偏心环的转速比密切相关,随着内外偏心环转速比增大,破岩效率也相应增大,但最终趋于稳定。研究结果对提高指向式旋转导向系统的钻井效率具有一定的理论指导作用。
- 张光伟高嗣土乔阳田帆
- 关键词：旋转导向钻井PDC钻头破岩效率数字化数值模拟
- 可控弯接头变异万向轴和轴承的强度模拟分析被引量：5
- 2014年
- 为了促进我国旋转导向钻井技术发展,对智能型井下闭环旋转导向工具——可控弯接头的结构和工作原理进行了介绍,并用ANSYS软件对旋转导向钻井工具中的变异万向轴和推力轴承进行了研究,分析了推力轴承、滚子和变异万向轴的相互作用及应力分布情况。分析结果表明,接触配合中危险区域的最大应力为234 MPa,发生在轴承上与滚子接触的球窝边缘部分,与赫兹理论相符;变异万向轴和推力轴承都能较好地满足强度要求。
- 张光伟李钊游莉
- 关键词：推力轴承钻井工具
- 全旋转闭环指向式导向钻井工具运动仿真与可靠性研究
- 全旋转闭环指向式导向钻井工具是旋转导向钻井系统的关键执行部件，旋转导向钻井通过控制导向力的大小和方向来实现对井眼轨迹的控制。在导向钻井过程中，钻柱处于旋转状态，因此需要有一个导向钻具姿态机构，来实现对钻进方向的准确控制。...
- 乔阳
- 关键词：运动特性
- 新型全旋转动态指向式旋转导向钻井系统设计被引量：10
- 2016年
- 在研究现有旋转导向系统构成和关键组成单元结构及工作原理的基础上,分析了国内外旋转导向钻井系统的结构特点,并结合现场旋转导向系统的使用原则提出了新型全旋转动态指向式旋转导向钻井系统。该系统主要由地面监控系统、地面与井下双向传输通信系统、钻井液发电系统、井下控制系统、井下测量系统和导向机构组成。系统将井下闭环和地面闭环相结合,实现旋转钻进过程中连续井斜和方位的调整,节省了频繁起下钻时间;系统的可控弯接头的偏心机构由内、外2个偏心环组成,并利用内、外偏心和矢量进行轨迹控制。可控弯接头偏心机构通过控制外偏心环伺服电机来驱动,可实现导向轴的摆动,保证可控弯接头实现导向钻进。
- 张光伟展茂雷
- 关键词：旋转导向钻井控制系统
- EMD联合小波阈值降噪在井下接收信号上的应用被引量：4
- 2021年
- 井下闭环旋转导向钻井系统在钻进过程中受到复杂的振动,使井下通信接收装置接收到的信号包含大量的抖动噪声,影响有用信号的提取,从而导致井眼轨迹控制的稳定性变差。为有效降低背景噪声的影响,提高钻井效率,在传统小波变换理论的基础上,结合经验模态分解法(EMD),提出一种EMD联合小波阈值降噪滤波算法。通过EMD分解法将井下接收信号进行分解,并利用小波变换对高频固有模态函数(IMF)进行降噪处理。仿真结果表明此方法的降噪性能均优于传统降噪算法,实测数据滤波结果显示该方法复原误差较小、信号损失较小、信噪比较高,可有效滤除井下接收信号中的噪声,保证井下接收信号的正确解码。
- 李俊岭张光伟胡金帅闫丰平陈雨
- 关键词：旋转导向钻井噪声控制
- 全旋转内置式可控弯接头运动特性
- 2020年
- 为准确了解钻井过程中导向钻井工具可控弯接头的井下运动规律,根据空间机构理论,建立了全旋转内置式可控弯接头的运动模型,采用Matlab进行模拟仿真,分析了不同工具角、不同工具面角以及不同工作状态下系统的运动规律,并通过Solidworks三维仿真验证模型的正确性。通过仿真得出了关键部件内偏心环、外偏心环、钻头的角速度和位移等运动学基本参数,揭示了可控弯接头的运动特征,研究了转速、偏心距与钻头运动轨迹的关系,求得了系统中各参数随时间变化的规律。研究结果表明,随着两个伺服电机转动角速度的变化,工具角调节速度和调节加速度呈余弦规律连续变化。研究结果为全旋转内置式可控弯接头的井眼轨迹控制提供了理论依据。
- 张光伟乔阳高嗣土田帆
- 关键词：旋转导向钻井偏心环
- 可控弯接头密封结构设计研究被引量：1
- 2016年
- 旋转导向钻井工具在国内已有较大的发展,现已成型的导向钻具几乎全为钻头推靠式导向方式。可控弯接头导向钻具的设计研究为国内全旋转钻头指向式导向钻具的发展奠定了理论基础,其研制尚处于起步阶段,有许多关键技术亟待解决。简要介绍了旋转导向钻井工具结构和工作原理;针对其结构特点和实际的井下工作环境,对其密封结构进行重点研究。设计一种带有压力补偿的组合密封结构,为存在动态压力突变的钻井液-润滑油这一位置的密封问题提供一种理想的解决方案,并对关键密封部件进行有限元分析,以保证密封结构具有径向补偿、耐高温、耐高压、耐腐蚀、抗冲击、长寿命等特点,为可控弯接头原理样机的试制与相关原理性试验奠定良好的理论基础。
- 展茂雷张光伟
- 关键词：旋转导向钻井工具有限元分析
