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2026年04期

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专题研究 | 自爬行管道牵拉机器人动力系统运动模型研究

专题研究 | 自爬行管道牵拉机器人动力系统运动模型研究

文章编号：1001-3482（2026）04-0001-10 摘要：针对自适应变径管道机器人轮组与空气弹簧的协同工作机制，以单轮及配套空气弹簧为对象，采用“二维简化建模推导+三维仿真验证”的思路，探究不同工况下轮组的力学响应特性。首先建立轮体二维轴对称模型，基于弹性力学理论推导轮体径向受力与变形的解析公式，然后构建三维模型，分析不同载荷作用下轮体应力、变形及空气弹簧应力的变化规律。研究发现，轮
专题研究 | 基于改进 BP 神经网络的复合材料修复管道抗弯性能预测

专题研究 | 基于改进 BP 神经网络的复合材料修复管道抗弯性能预测

摘要：复合材料因无需焊接、施工简便等优势，已在管道非焊接修复方法中广泛使用。目前，弯曲载荷下复合材料修复效果还存在争议，且尚无理论解析评估模型可用，而开展等效全尺寸验证试验进行评估成本高、周期长。为有效评估预测复合材料修复管道的弯曲承载能力，验证修复方法及管道修复效果，提出了一种基于改进粒子群算法（PSO）优化的BP神经网络预测模型。设计开展了修复管道内压+四点弯曲全尺寸试验，以管道内压及作动器推力为系统输入变量，应变为系统输出变量，通过PSO优化网络权值与阈值，有效提升模型收敛速度与预测精度。改进PSO-BP模型的平均绝对误差较传统BP模型下降约62%，平均绝对百分比误差下降9%。全尺寸试验验证了该模型的优越性，可用于复合材料修复管道抗弯性能评估与失效预测。
专题研究 | 盐穴压缩空气储能井大尺寸注采管柱力学分析与安全评价

专题研究 | 盐穴压缩空气储能井大尺寸注采管柱力学分析与安全评价

摘要：盐穴压缩空气储能井大尺寸管柱排量大，管柱受温度和压力影响形成复杂轴向载荷，可能引发封隔器解封，频繁开关井对管柱构成潜在疲劳风险，精准确定管柱载荷是保障其安全的依据。结合盐穴压缩空气储能井完井结构，对注采管柱进行了瞬态管流模拟和力学分析。计算结果表明，注气和采气过程中，管柱实际轴向力相比自重分别有明显提高和降低。各效应中，温度效应和鼓胀效应较显著，前者与后者分别产生轴向压缩（热胀）和拉伸，二者大幅度抵消，温度效应的非稳态过程主导了管柱载荷动态变化。基于修正的古德曼图方法分析得到的管柱疲劳强度高于管柱最大应力，且安全系数大于3，表明管柱疲劳风险较低，同时安全储备较高。管柱等效伸缩量计算值-0.079 m接近封隔器解封滑动距离，需安装合理长度的伸缩管。研究成果可准确获得管柱动态受力及安全状态，对保障盐穴压缩空气储能井注采系统安全有指导意义。
试验研究 | 低产气井自动化排液装置研制及试验

试验研究 | 低产气井自动化排液装置研制及试验

摘要: 为解决在低产气井排液采气中作为主体工艺的泡沫排水、速度管柱、常规柱塞、气举效果逐年变差, 作业无效井次比例逐年攀升、排液作业车不具备自动探液面及自动化无人值守排液功能的问题。研制了低产气井自动化排液装置, 采用传感器检测的钢缆速度和张力、井口压力、井口气液产量、可燃气体泄漏信息作为控制参数, 控制绞车带动钢缆连接的排液工具在井筒内自动探液面、自动排液。试验结果表明, 自动化排液装置的性能达到设计要求, 实现了自动探液面、自动排液功能。该装置可为低产气井排液提供新的工艺技术手段, 可加快低产气井治理步伐。
试验研究 | 考虑钻柱动力学的水平井钻井温度场研究

试验研究 | 考虑钻柱动力学的水平井钻井温度场研究

摘要：准确预测井筒温度分布对水平井钻前设计和工具选型具有重要意义。针对钻柱动态摩擦生热对井筒温度场的影响进行研究，基于能量守恒原理，考虑钻柱动力学效应，建立了水平井钻井温度场模型，结合实测数据验证模型的准确性，并分析不同参数对水平井钻井温度分布的影响。研究结果表明，循环排量越大，循环时间越长，井底钻井液温度越低；入口温度越高，水平段长度越长，井底温度越高；相比油基钻井液，采用水基钻井液钻进的井底温度显著降低，油基钻井液密度越高，井底温度越低。入口温度降低率33%时，井底温度降低率达到2.6%；循环排量升高率5.7%时，温降率达到2.1%，主控参数的降温有效性排序为：入口温度>循环排量>循环时间>钻井液密度。当设计水平段长度较长时，应该结合井底温度预测结果，综合判断是否更换井下工具，确保仪器信号正常。研究成果可为钻柱动力学在钻井作业应用提供理论指导。
设计计算 | 105 MPa 锥形胶芯防喷器密封性能研究

设计计算 | 105 MPa 锥形胶芯防喷器密封性能研究

摘要：环形防喷器胶芯的密封性能直接影响作业安全。在液缸活塞行程理论研究的基础上，基于橡胶的非线性、大变形特性，建立了105 MPa环形防喷器锥形胶芯的有限元模型，分析了锥形胶芯的应力和密封接触压力的分布形态和变化规律，提取了不同密封状态下活塞行程，探索了锥形胶芯的薄弱环节。分析结果表明，胶芯内壁与支撑筋背部结合部位、支撑筋上下凸台与胶芯内壁结合部位、活塞锥面与胶芯外壁接触部位的应力集中明显；半封状态下，胶芯最大应力达到146 MPa，可能导致胶芯与支撑筋剥离、胶芯底部开裂；支撑筋的上板颈部区域、背部区域和下板后部区域应力达到850 MPa，容易造成支撑筋弯曲断裂；全封状态下，胶芯的周向最大接触压力达118 MPa，有效密封长度超过180 mm，全封工况密封过程中有效密封段满足密封105 MPa要求。研究成果可为防喷器锥形胶芯的结构设计与密封性能分析提供参考。
设计计算 | 基于OLGA模拟的上倾型页岩气井油管下深确定方法

设计计算 | 基于OLGA模拟的上倾型页岩气井油管下深确定方法

摘要：针对上倾型页岩气井在 A 靶点附近存在局部低洼的问题，当生产中后期携液能力下降时，液体易在此处积聚形成积液，导致产量波动甚至停产的问题，提出了一种基于 OLGA 模拟的油管下深确定方法，可有效改善井筒流态，提升携液能力，降低积液风险。以不同油管下深井底流压最小为目标，分析不同油管下深对流动阻力的影响；通过模拟关井复产过程，以能否复产及复产后生产稳定性作为判定依据。分析结果表明，将油管下至 A 靶点以浅 200 m 时，井底流压较低且可实现关井复产。研究成果可为页岩气上倾型井的高效排液与长期稳产提供理论依据和决策支撑。
设计计算 | 循环式负压钻井液分离器筛网循环链条振动分析

设计计算 | 循环式负压钻井液分离器筛网循环链条振动分析

摘要：为了揭示循环式负压钻井液分离器的筛网循环链条动力学特性，运用拉格朗日方程建立了筛网循环链条和激振装置的系统运动微分方程，给出了启动过程和稳定运转时微分方程的解，通过数值计算，分析了上部链条的振动响应、链条的摩擦力和循环速度的变化规律，讨论了等效参振质量、激振频率和减振弹簧刚度对上部链条振动响应的影响。研究结果表明，上部链条的 y 向振动对循环速度的影响很小，但链条所受摩擦力可能会出现较大波动；通过选择较大的激振频率，在较小的链条振幅下实现所需要的振动加速度幅值，能够减小振动对链条与负压腔间密封的影响和链条所受摩擦力的波动幅度。研究结果对循环式负压钻井液分离器的设计具有重要的指导意义。
设计计算 | 石油井下冲砂携砂旋流器结构优化设计

设计计算 | 石油井下冲砂携砂旋流器结构优化设计

摘要：针对石油井下修井、洗井作业中因泥砂沉积导致效率低下，以及现有旋流器存在携砂转矩小、压降大等问题，开展了旋流器结构优化设计研究。以导轮曲面流型为优化重点，通过调整流道数量、长度、倾角及曲道流线构型，设计出7种过流面积相同的旋流器结构。利用SolidWorks建立三维流体域与结构域模型，基于Realizable k-ε湍流模型，采用在Ansys Fluent中进行流固耦合数值模拟，以20 m/s清水为介质，分析一级涡轮和导轮的转矩与压降特性，并以转矩压降比为评价指标筛选最优构型。结果表明，7种旋流器的压降转化率介于1.11%~1.36%之间，其中2号导轮曲面流型在保持较高输出转矩的同时压降相对较低，综合性能最优。研究建立了一套基于数值模拟的旋流器结构优化与性能评价方法，可为井下携砂工具的设计与工艺改进提供参考。
开发应用 | 连续管水平井分段打捞工具优化及应用

开发应用 | 连续管水平井分段打捞工具优化及应用

摘要：针对水平井作业中连续管因遇卡处置不当导致断脱落井，传统打捞工具效率低、成功率不足的问题，优化卡瓦结构为镂空设计，优选卡瓦材料。采用数值模拟方法开展了夹持卡瓦静力学分析以及不同剪切角卡瓦剪切过程动力学分析，明确了夹持卡瓦与剪切卡瓦齿尖、根部受力情况，结合室内 CT110 钢级连续管拉伸-剪切试验，验证了优化后夹持装置的夹持性能以及确定 60°剪切角为剪切卡瓦最终优化结果。综合数值模拟与室内试验研发了集解卡、剪切与打捞功能于一体的剪捞工具，将该工具应用于新疆油田一口水平井 CT110 钢级连续管的分段打捞作业，累计实施 14 次剪切打捞，打捞成功率达 100%。工具表现出良好的可靠性与耐用性，为连续管断落井底后的高效打捞提供了有效的技术解决方案。
开发应用 | 定向井取换套施工技术分析与优化应用

开发应用 | 定向井取换套施工技术分析与优化应用

摘要: 针对定向井取换套施工过程中遇到的表层套管内水泥封固段套铣易丢鱼、示踪易弯折失效、无法确定打捞套管数量、套管对扣成功率低等问题, 开展了定向井取换套施工难点分析,采用震击提速套铣、双示踪防丢鱼、定点精准打捞和滚珠扶正对扣等优化技术, 建立了一整套定向井取换套技术体系并进行了现场试验。单井试验结果表明, A 井应用该技术体系后施工周期由试验前预算的 11 d 缩短到 9 d, 试验全程无套铣丢鱼、倒冒套管和对扣失败现象, 施工效率提升了 22%, 套管一次打捞成功率 100%, 高质量完成定向井取换套修复, 提质提速效果显著。该技术体系对于定向井取换套完整性治理提供了全新的技术支撑。
开发应用 | 一体式射孔空心斜向器研制及应用

开发应用 | 一体式射孔空心斜向器研制及应用

摘要：针对常规侧钻主分支井眼连通过程作业复杂、周期长、成本高等问题，研制了一体式射孔空心斜向器，并提出配套工艺。该工艺集成导向开窗、中空通道与可控连通功能于一体，通过一趟钻作业完成侧钻，并保留斜向器于井内。待需要合采时，利用预置同位素精确定位，通过定向射孔精准射穿斜向器斜面，建立主分支井眼永久流道，激活主井眼产能。该工具已在南海东部油田5口井成功应用，以PY-X4井开窗侧钻作业为例，井斜73.37°的复杂条件下成功开窗，作业耗时仅9.75 h，窗口质量合格。射孔后井筒漏失明显，日产油量达75 m3，较配产增加23.5 m3，该技术为海上老油田产能接替与效益挖潜提供了高效可靠的技术路径。

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专题研究 | 自爬行管道牵拉机器人动力系统运动模型研究

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专题研究 | 基于改进 BP 神经网络的复合材料修复管道 抗弯性能预测

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专题研究 | 盐穴压缩空气储能井大尺寸注采管柱力学 分析与安全评价

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试验研究 | 低产气井自动化排液装置研制及试验

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试验研究 | 考虑钻柱动力学的水平井钻井温度场研究

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设计计算 | 循环式负压钻井液分离器筛网循环链条振动分析

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