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石油矿场机械

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2026年05期

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专题研究 | 基于 EDEM 海洋油基大颗粒泥岩钻屑双轴螺旋破碎与输送特性

专题研究 | 基于 EDEM 海洋油基大颗粒泥岩钻屑双轴螺旋破碎与输送特性

摘要：为实现油基大颗粒泥岩钻屑在双轴螺旋输送过程中同步破碎，缓解其在后续泵送环节中易发生堵塞的问题，以双轴螺旋破碎机为研究对象，系统研究了锯齿形螺旋叶片作用下颗粒的破碎机理及输送规律；建立了锯齿形螺旋叶片力学模型；探究了双轴螺旋的能耗特性及颗粒流动行为；分析了颗粒在锯齿形螺旋叶片作用下的受力情况。利用 EDEM 软件构建了双轴螺旋破碎机数值仿真模型，模拟了不同颗粒黏结能下螺旋转速对颗粒破碎与流动的影响；通过分析双轴螺旋破碎过程中功率消耗、颗粒速度、输送量及颗粒堆积的变化规律，揭示了双轴螺旋破碎机运行参数对颗粒破碎的影响。通过试验对两种介质在不同螺距下的螺旋破碎效果进行对比，结果表明：随着颗粒黏结能增大，螺旋轴扭矩和功耗明显升高，颗粒轴向运动受到抑制，并且高黏结能物料在低转速条件下更容易出现局部堵塞。研究成果可为双轴螺旋破碎机的运行参数优化提供理论依据。
专题研究 | 融合多源数据与持续学习的无杆举升设备推荐方法

专题研究 | 融合多源数据与持续学习的无杆举升设备推荐方法

摘要：针对传统无杆举升设备选型依赖人工经验与物理模型，存在精度低、适应性差、缺乏动态优化能力等问题，提出了一种融合多源异构数据与人工智能技术的智能推荐方法。搭建包括油藏参数、仿真数据与专家规则的知识体系；选用支持向量回归（SVR）与深度残差网络分别对扬程、吸入口气液比进行预测，同时集成IPR曲线物理模型作为产量预测的双重验证；设计了一套分层递进、规则与数据协同的推荐逻辑，实现了从举升方式筛选到泵型、分离器、保护器、电机等全套设备的匹配功能；同时，采用持续学习算法，使模型实现随新数据进一步迭代进化。基于此方法开发了一套实用软件，经5口井现场测试，产量、扬程、气液比预测平均准确率分别达到96%、88%、86%，设备选型推荐符合现场工程需求。研究成果可为提升无杆采油工艺设计的智能化、精准化与自适应水平提供有效解决方案。
专题研究 | 顶驱高压冲管机械密封多目标优化研究

专题研究 | 顶驱高压冲管机械密封多目标优化研究

摘要: 油气开发对泥浆循环系统提出了承受 52MPa 及更高压力要求。机械密封式顶驱冲管密封作为钻井循环系统的薄弱点, 其端面的磨损、高温、泄漏等问题制约着循环作业可靠性, 因此需要加强高压下顶驱冲管机械密封的计算方法与结构优化方法研究, 实现高性能顶驱冲管密封。建立了机械密封环的热力学模型, 进行热-力耦合分析, 研究磨损与泄漏机理, 以单参数变化规律研究多参数、多目标响应面法优化手段, 探索平衡系数、端面宽度、端面内径、端面高度、密封环宽度与密封环高度等参数对密封温度、应力、磨损和泄漏的影响规律。结果表明, 高压时平衡系数、端面宽度等对机械密封端面的温度、应力和磨损的影响更大; 在参数影响规律研究基础上, 以温度、应力、磨损率和泄漏量作为优化目标, 建立优化模型, 采用响应面法对设计参数进行了多目标优化。研究成果可为顶驱高压冲管机械密封结构设计、计算与选用提供技术参考。
专题研究 | 压裂泵变流量操作对吸入阀运动特性影响研究

专题研究 | 压裂泵变流量操作对吸入阀运动特性影响研究

摘要: 压裂泵作为油气开采过程中压裂作业的核心设备, 吸入阀的运动特性直接影响其工作效率与运行可靠性。变流量操作是实际施工中常见的工况调节方式, 但其对吸入阀动态响应规律的影响尚缺乏系统研究。以常规压裂泵固定挡位调节与电驱压裂泵无级调速工况为研究对象, 将压裂泵曲轴的转速由传统的恒定参数拓展为时间的阶跃函数与正弦函数, 基于流固耦合理论建立了吸入阀运动数学模型, 通过四阶龙格-库塔数值方法对其进行求解, 并分析不同阶跃转速及正弦变流量工况下吸入阀的启闭规律、压力波动和速度响应。结果表明, 压裂泵在变流量调节过程中会引起缸内流体压力突变, 进而导致泵阀升程与速度产生变化, 且随着曲轴转速变化幅度的增大, 缸内流体压力、泵阀升程及运动速度的突变值增加; 相比于常规压裂泵固定挡位调节方式, 电驱压裂泵的无级调速有利于缓解缸内流体压力、泵阀升程及运动速度的突变现象。研究成果可为压裂泵变流量工况下吸入阀的结构优化设计、操作参数匹配及可靠性提升提供理论依据和技术参考。
试验研究 | 山地油气管道径向大变形泄漏控制装备研制及试验

试验研究 | 山地油气管道径向大变形泄漏控制装备研制及试验

文章编号：1001-3482（2026）05-0034-08 摘要：为解决山地油气管道径向大变形损伤泄漏问题，提出了兼顾疏导和堵漏的柔性套袖泄漏控制技术方案，基于轻量化、模块化、便携化设计理念，研制了适用于承压3 MPa、外径 ϕ 325 mm油气管道的柔性套袖工程样机。研制的柔性套袖最大单件质量仅为26.68 kg，满足地形复杂地形下人工可搬运的轻量化、便携性需求，开展了工程样机安装试验及性
试验研究 | 砂岩油藏分层段压裂防砂一体化工艺试验研究

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文章编号：1001-3482（2026）05-0042-06 摘要：砂岩油藏尤其低渗砂岩储层在压裂后返排生产中易出现支撑剂和地层砂颗粒回吐影响生产，常规砂岩储层的一趟多层压裂充填防砂主控技术也面临工艺管柱复杂、施工成本高、砂卡风险大等局限，且后期酸化解堵等井筒改造措施有效期短、效果不佳，酸化后易溶蚀储层骨架胶结物导致出砂概率增大等问题。为此提出了一种分层段压裂防砂一体化工艺管柱新技术。管柱主要
设计计算 | 钻柱横向振动对岩石层的冲击作用机理分析

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文章编号：1001-3482（2026）05-0048-09 摘要：针对钻井中钻柱横向振动对岩石层的冲击作用，影响钻井效率和安全的问题，通过理论分析、数值模拟相结合的方式深入探究钻柱横向振动与岩石层相互作用的力学机制。依据弹性波传播理论和接触力学，建立钻柱横向振动与岩石层相互作用的理论模型。对钻柱横向振动激励源、传播特性、边界条件进行分析，得出钻柱横向位移、速度和加速度的表达式，以及钻柱接触井
设计计算 | 水力锚结构参数对套管咬合深度和应力分布影响规律研究

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摘要: 针对水力锚在坐封过程中套管受力状态复杂、锚爪咬入深度难以准确预测及结构参数优化依据不足等问题, 采用数值模拟与试验相结合的方法开展研究。基于延性损伤理论建立水力锚-套管系统有限元模型, 并通过试验对模型进行验证。在此基础上, 系统分析安装角度、锚爪牙柱直径、单侧齿数及坐封载荷等因素对套管应力分布与咬入行为的影响规律。结果表明, 模型计算结果与试验吻合较好, 能够反映实际受力与变形特征。随着安装角度增大, 套管最大应力呈先减小后增大的变化趋势, 而咬入深度整体呈减小趋势; 随着锚爪牙柱直径增大, 咬入深度逐渐减小; 随着单侧齿数增加, 应力先增大后减小, 咬入深度逐渐减小并趋于稳定。综合分析得到较优结构参数为安装角 165^° 、锚爪牙柱直径 9.5mm 、单侧齿数 5 个, 可实现应力与咬入性能的协同优化。研究结果可为水力锚结构设计及工程应用提供参考。
设计计算 | 抽油杆机械制动有限元分析与影响因素研究

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摘要：为了解决采油螺杆泵停机时因抽油杆反转速度过高而引发的安全问题，在抽油杆自由释放有限元模型的基础上，通过引入弹簧-质量单元以施加制动扭矩，建立了机械制动工况下的抽油杆有限元模型。通过与自由释放工况的对比，揭示了制动过程中抽油杆扭转角、角速度及井口与井底扭矩的演变规律，明确了机械式制动装置的制动作用效果。在机械制动的条件下，进一步研究了以制动扭矩、井深为代表的工况参数对抽油杆反转动态行为的影响机制。研究结果表明：通过对比两种工况下的动力学响应，证明了机械制动对抽油杆反转过程具有显著抑制效果。制动扭矩的大小会影响反转角速度大小，进而影响系统的稳定性。井深增加会加剧抽油杆的扭转振动，但其能量最终会在耗散作用下衰减并趋于稳定。研究成果对抽油杆防反转技术的研究具有指导意义。
开发应用 | 压裂车橇多维度健康评价方法及应用

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文章编号：1001-3482（2026）05-0076-09 摘要：针对当前压裂车橇普遍存在健康状态监测实时性不高、不够全面、量化程度不足的问题，设计了一种压裂车橇多维度健康状态评价方法，运用层次分析法、马尔科夫链等主客观理论分析工具，围绕实测数据、统计数据、历史数据、告警信息、人工干预等5个维度开展压裂车橇健康状态量化评价，即优先基于实测数据反映压裂车橇静态健康状态，再分别通过统计数据和历史
开发应用 | 复杂地层油井套管取换套施工技术分析及优化

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摘要：针对大庆油田开发中后期出现的复杂地层油井套管损坏难题，特别是表层套管尺寸受限、油表环空水泥封固、油层套管内吐砂及套管错断导致无通道等复杂工况，开展了系统性的施工技术分析与优化研究。以 N2-2-P3133 井为典型案例，分析了套管错断吐砂、大直径收鱼工具下入难、套管环空封固及鱼头偏移量大等技术难点，提出了挤注新型暂堵剂+刚性屏砂套铣、整体取表层套管、磁探测精准找鱼和扩径套铣收鱼四项优化技术，形成了复杂地层油井套管取换套综合技术体系。现场应用表明，该施工技术体系成功解决了 N2-2-P3133 井的复杂工况难题，固井质量合格，施工周期缩短，收鱼范围由 ?600 mm 扩大至 ?1270 mm，无通道井施工成功率大幅提升，为同类复杂套损井治理提供了技术支撑。
开发应用 | 新型空心斜向器侧钻技术在渤海油田的应用

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摘要：渤海油田某口套管水平分支井作业实施，储层为馆陶组浅层疏松砂岩。传统的开窗侧钻技术存在作业流程烦琐、主分支井眼连通过程成本高、风险高等问题。为此研制了一种两趟式定位悬挂封隔器和可溶空心斜向器的侧钻工艺，根据钻井设计轨迹提供的方位，定位悬挂封隔器可在地面直接调整到位，不需要单独下MWD测斜方位工具进行测斜再坐挂，即可完成侧钻设计需求。采用可溶材料和空心结构设计，在完成分支井钻完井作业后，斜向器等附加工具也无需回收，即可实现主分支井眼共同开采。该工艺在渤海油田成功应用2口井，实现了可同步开发主井眼与分支井眼的预期目标。取得数据显示，单日原油产量较预期值平均提升22.3 m3，增长率达46.4%，且根据示踪短节取样数据证实了主分支井眼间存在稳定的流体通道。相较于传统方法下非可溶空心斜向器，此工艺可减少一次钻柱起下操作，平均节省作业时间10.5 h，显著降低了作业费用及安全风险，可为老油田挖掘剩余油的潜能提供技术支撑。

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目录

专题研究 | 基于 EDEM 海洋油基大颗粒泥岩钻屑双轴螺旋破碎与输送特性

专题研究 | 基于 EDEM 海洋油基大颗粒泥岩钻屑双轴螺旋破碎与输送特性

专题研究 | 融合多源数据与持续学习的无杆举升设备推荐方法

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专题研究 | 顶驱高压冲管机械密封多目标优化研究

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专题研究 | 压裂泵变流量操作对吸入阀运动特性影响研究

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试验研究 | 砂岩油藏分层段压裂防砂一体化工艺试验研究

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设计计算 | 钻柱横向振动对岩石层的冲击作用机理分析

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开发应用 | 新型空心斜向器侧钻技术在渤海油田的应用

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