针对超临界机组高温高压(Suhtp)管道受异质界面反射作用的影响导致管道裂缝检测准确度低的问题,提出一种基于超声波检测的Suhtp管道无损检测方法。采用强穿透力的超声射线扫描技术对管道的均匀分布裂缝进行逐点扫描,分析超声波倾斜入射至高压管道异质界面上的折射纵波和折射横波等相关参量,得到管道的超声场损伤特征分布及无损检测统计量。根据超临界机组管道传输介质分界面两边的特征阻抗,提取反射波声压振幅与入射波声压振幅作为管道无损检测的统计特征量,实现无损检测。实验结果表明,该方法具有较高的准确率,抗干扰性较好。

井下作业工具作为一种可靠性要求极高的入井工具,在设计、制造过程中必须对其进行地面模拟井下工况的性能试验。采用感应加热技术革新常规导热油加热模式,研制一种模拟地层温度压力环境工况的直井井下工具模拟试验装置,实现不同规格油套管和工具的加热、加载、加压、扭转、钻进、循环等井下工作工具试验测试功能。直井模拟试验装置可实现最大1000 kN、120 MPa、15 kNm的井下工具联合拉压扭模拟钻进试验,试验效果良好,120℃、70 MPa常规试验周期缩短近1/2,温度控制精度为0.3℃,具有加热速度快、试验效率高、安全环保的优点。试验装置投入运行后,整体运行稳定可靠,各项技术指标良好。

研究了超声波空化的机理及其影响因素,对超声波空化在化学工业、生物医学以及微细粉体材料的制备等方面的应用进行了综述,并指出超声波空化作用将会在微细粉体材料的研制方面发挥巨大的作用.

结合高温高压工况和齿形滑环组合密封的特点,基于热弹性流体动压润滑理论,建立了滑环组合密封在高压旋转时的数学模型。基于小变形理论,通过变形影响系数矩阵法得到齿形滑环组合密封在油膜压力作用下的弹性变形;结合流体动压润滑方程、温度场能量方程和粘温方程,使用有限差分法对热弹性流动压润滑模型进行求解,采用Matlab计算了齿形滑环组合密封圈在工作过程中的油膜厚度分布和油膜压力分布。分析结果表明:齿形滑环的粗糙度对密封性能有显著的影响,润滑油膜压力沿着轴向先增大后减小,周向油膜压力则在稳定范围内波动;同时,密封圈的油膜厚度和油膜压力随着环境温度的上升而减小。

为了准确了解O圈应用过程中的密封性能及密封渗漏规律,通过实验定量测得O圈在高温高压环境中,一段时间内的渗漏水汽量。将装有无水硫酸镁的试管与O圈实验工装连接,一并放入烘箱内进行长时间烘烤,一段时间后取出工装,测得试管中试验前后药剂的差值,即为O圈渗漏的水汽量。实验结果测得,直径Φ12mm×Φ1.8mm的小O圈在单边压缩量为0.45mm情况下,渗漏量最少为35.25mg/2周;直径Φ108mm×Φ3.55mm的大O圈在单边压缩量为0.8mm情况下,渗漏量最少为456.19mg/2周。研究结果表明,O圈渗漏量与直径有正相关的联系,渗漏水汽量随着O圈直径的增大而增加。本次O圈渗漏水汽量定量实验研究可为高温高压机电一体化油田工具设计和现场作业过程中的产品寿命控制提供理论参考。

旋转导向钻井系统是在钻井过程中,实时进行钻头导向的一种钻井系统,导向钻井系统偏置机构中的动密封对整体系统的可靠性有极大的影响。结合旋转导向钻井系统的实际工况,考虑井下高温高压、动密封双侧承压和橡胶应力松弛对密封的影响,利用有限元软件中的流体渗透加载方式对滑环组合式密封进行密封性能分析,并分析环境压力、井下温度和O形圈压缩率对组合密封主密封面接触压力和Mises应力的影响。结果表明:随着介质压力的增大,虽然密封两侧的压差不变,密封系统的最大接触压力仍在增大,同时密封内侧的压力比外侧要大得多;应力松弛作用对初期阶段组合密封的性能影响比较大;温度对动密封接触压力的影响小于环境压力;较高的压缩率可以增加组合密封主密封面的接触长度,一定程度上可以降低最大接触压力,从而减缓密封面磨损。

为解决常规液压尾管悬挂器高温高压环境下易出现密封失效和耐压能力不足等问题,文章开展了顶部驱动的液压尾管悬挂器及其关键技术研究。通过将液压驱动机构转移至送入工具,改变了尾管悬挂器坐挂方式,并优化设计了悬挂机构和高承载卡簧等关键机构,研制了Ф244.5 mm×Ф177.8 mm顶部驱动的液压尾管悬挂器,该悬挂器承载能力达到1 800 kN,套管内表面腐蚀状态对其坐挂性能影响较小,适用的上层套管壁厚为10.03~11.99 mm;液压驱动机构可在固井结束后随送入工具回收,整体密封能力达到70 MPa。目前,在四川和陕西地区现场试验应用4口井,均成功实现尾管悬挂坐挂,最大应用井深3 500 m,尾管最长1 546 m。经现场试验验证顶部驱动的液压尾管悬挂器性能可靠性,消除了常规工具潜在的风险点,为尾管悬挂器耐温耐压能力提升提供了一个新的方案。

水平井溢流后,气体在水平井段膨胀量小,溢流不容易发现,进入垂直井筒后,气体上升膨胀导致井涌快速发展,给井控造成困难。针对海上高温高压水平井的具体工况,考虑井筒温度场、漂移模型的特点以及水平井段与地层的耦合,结合气液两相流基本方程,建立了高温高压水平井井涌理论模型,并对不同时刻、不同地层欠压实、不同裸眼长度的海上高温高压水平井井涌进行了模拟。模拟结果表明:溢流早期,环空压力和截面含气率变化比较快;地层压力系数越高,泥浆池增量、环空压力和截面含气率变化越迅速;裸眼长度较小时,泥浆池增量、环空压力和截面含气率变化不明显,裸眼长度较大时,泥浆池增量、环空压力和截面含气率变化很快。

为了解决石油测井仪器耐高温高压电连接问题，设计了承压接头连接仪器的探头短节和电子线路短节，该承压接头提供了有效的电连接通道，承压接头主要由接头体构成，对接头体进行了强度分析和试验测试，结果满足要求。该设计已成功应用于感应测井仪器和声波测井仪器。

本文分析了测井仪器的工作概况及其液压动力系统的工作原理,并分析了液压动力系统耐高温高压性能的必要性。针对液压动力系统耐高温高压设计要求,设计了试验装置,对液压动力系统进行了高温高压试验研究,验证了试验装置设计的合理性及液压动力系统的工作可靠性。