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渦輪發(fā)電在石油鉆井中的應用分析

文檔作者：羅軍營程召文檔來源：川慶鉆探長慶鉆井總公司定向井技術服務公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2024年08月08日
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Chenmical Intermediate
132 當代化工研究 科研開發(fā) 2017·05
3.結論
采用GC-FID法同時測定汽油中5種苯胺類化合物（N-
甲基苯胺、苯胺、鄰甲苯胺、對甲苯胺和間甲苯胺）。試樣
選擇直接進樣或者稀釋后進樣的方式，采用強極性色譜柱
（DB-WAX毛細管色譜柱）分離樣品，火焰離子化檢測器
（FID）測定，用外標法進行定量分析。結果表明該方法簡
單快速，準確度高，重復性好，可用于車用汽油產(chǎn)品的苯胺
類檢測。
【參考文獻】
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【作者簡介】
陸嘉莉（1982～），女，重慶市計量質量檢測研究院；研究
方向：化工產(chǎn)品檢測技術。
((責任編輯劉林林)
渦輪發(fā)電在石油鉆井中的應用分析
＊羅軍營 程召
（川慶鉆探長慶鉆井總公司定向井技術服務公司 陜西 710018）
摘要：我國已經(jīng)進入了創(chuàng)新驅動發(fā)展的新時期，鉆井一體化技術也逐漸替換掉分步鉆測井的傳統(tǒng)鉆井模式，渦輪發(fā)電以其在使用壽命與
生態(tài)環(huán)境保護方面的優(yōu)勢，逐漸代替了常用的蓄電池發(fā)電裝置，本文將從渦輪發(fā)電背景、渦輪發(fā)電在石油鉆井中的應用現(xiàn)狀及渦輪發(fā)電的
未來研究探索三個方面進行展開分析。
關鍵詞：渦輪發(fā)電；石油鉆井；分析研究
中圖分類號: T 文獻標識碼：A
Application of Power Generation by Turbine in Petroleum Drilling
Luo Junying, Chengzhao
（Directional Well Technology Service Company, Changqing Well Drilling Company, Sichuan Changqing Drilling and
Exploration Company, Shanxi, 710018）
Abstract：China has stepped into the new period of innovation-driven development and the integrated technology of well drilling has replaced
the traditional well drilling pattern of drilling logging by steps gradually, besides, the power generation by turbine has gradually replaced the commonused
power generation by accumulator device for its advantages in service life and ecological environment protection. In this paper, it has developed
analysis from the three aspects of background of power generation by turbine, status of the application of power generation by turbine in petroleum
drilling and future study and exploration of power generation by turbine.
Key words：power generation by turbine；petroleum drilling；analysis and study
上接第131頁
下轉第133頁
前言
我國已經(jīng)進入了創(chuàng)新驅動發(fā)展的新時期，鉆井技術已逐
漸被開發(fā)出來，依次鉆井測井的傳統(tǒng)鉆井技術正在被鉆井一
體化技術逐漸替代掉，渦輪發(fā)電機是一種可以替換常用蓄電
池的發(fā)電設備?，F(xiàn)階段，我國隨鉆測量、測井和旋轉導向工
具一起在很大程度上均是通過使用蓄電池來供電發(fā)電的，電
池的壽命直接會鉆井的工作效率產(chǎn)生影響，除此以外，蓄電
池也對生態(tài)環(huán)境造成一定的污染。本文將從以下幾個方面進
行分析論述：渦輪發(fā)電背景、渦輪發(fā)電在石油鉆井中的應用
現(xiàn)狀以及渦輪發(fā)電的未來展望。
1.渦輪發(fā)電背景
(1)鉆井基理及分類。在鉆井作業(yè)時，為了能夠使鉆井
所產(chǎn)生的泥漿得以排除掉，鉆井液就必須從鉆桿中間流向底
部。渦輪發(fā)電機就是位于鉆桿中，利用了鉆井液的重力勢能
來進行發(fā)電?，F(xiàn)階段而言，常用的鉆井類型有水平井、垂直
井與定向井，其中被應用最廣泛的是水平井，大約占了國內
鉆井份額的四分之三。此外，隨鉆進技術在水平井中也是經(jīng)
常有所涉及，此技術的難度是因為需要根據(jù)所測量參數(shù)的變
萬方數(shù)據(jù)
科研開發(fā) Chenmical Intermediate 133
2017·05 當代化工研究
化來做出相應的調節(jié)，從而能夠使得鉆井的方位和角度能夠
在垂直井和水平井之間實現(xiàn)順利的轉換。
(2)鉆測井技術。隨鉆測井技術通常使用的供電途徑主
要有兩種，分別是通過蓄電池發(fā)電和通過發(fā)電機發(fā)電。由于
蓄電池受到其本身壽命的限制，導致無法長時間地給高耗能
的工作器件持續(xù)供電，相反發(fā)電機除了彌補蓄電池在這方面
的缺陷之外，還在保護生態(tài)環(huán)境發(fā)面有一定的優(yōu)勢，因此發(fā)
電機發(fā)電已經(jīng)成為現(xiàn)階段鉆井技術的主要發(fā)展方向。
(3)渦輪發(fā)電機工作基理。渦輪發(fā)電機包涵了以下的主
要結構，分別是渦輪、引流器、主軸、發(fā)電機等等，渦輪發(fā)
電機是安裝在鉆桿的內部，利用引流器，來更改鉆井液的運
動方向，促使鉆井液能夠保持最好的角度到渦輪處，從而帶
動渦輪開始旋轉工作，隨之利用渦輪和主軸上的永磁鐵間的
耦合效應，促使一系列的傳動部件開始工作，最后渦輪發(fā)電
機開始轉動工作，進行發(fā)電。
2.渦輪發(fā)電是石油鉆井中的應用現(xiàn)狀
就目前而言，我國小型渦輪發(fā)電機的研究、分析、開發(fā)才
剛剛開始發(fā)展，和國外的一些公司所研制的發(fā)電機差距很大。
本論文以渦輪發(fā)電機在深井中的鉆井應用為例，對脈沖發(fā)生器
密封性、鉆井線路、井底工況等方面進行試驗、檢查與分析。
(1)脈沖發(fā)生器密封性檢測。渦輪發(fā)電機泥漿脈沖發(fā)生器
為長沖程膠杯式的，在做地面密封情況檢測的時候，轉動發(fā)電
機轉子，讓蘑菇頭冒出，如果其回程過長造成不能夠穩(wěn)定保持
住它的伸出的狀態(tài)，這就表明，泥漿發(fā)生器的膠杯密封性狀況
不是太理想，進而會發(fā)生液壓油流出以及難以保證壓力平衡。
若有類似情況的發(fā)生，需要重新安裝膠杯并補充液壓油。
(2)鉆井線路勘察。為了能夠較為直觀地分析所用發(fā)電
機儀器的信號，以及更好地保證線路可以正常工作，本論文
暫定信號強度單位是mv,并將地面系統(tǒng)和壓力傳感器聯(lián)接并
通信上，在壓力傳感器處于不工作狀態(tài)的情況下，線路上的
電壓基本維持在1500mv，如果其電壓值產(chǎn)生了異常，需要
勘察線路是否有斷路、斷路的情況出現(xiàn)，則需要檢查儀器接
線是否有漏接，接錯等情況發(fā)生，在必要的情況下，還需要
重新再次安裝下接線柱，確保發(fā)電機儀器的絕緣性。
當發(fā)生器開始工作的時候，壓力傳感器由于受到壓力差的
作用，濾波器的信號較好的狀態(tài)是在60mv-180mv之間波動，
當發(fā)生器處于停止工作的時候，壓力值大約為4mv左右，這是
由于線路自身的阻值所造成的。如果在發(fā)生器處于停止工作狀
態(tài)的情況下，其電壓值超過了10mv，那可以分析出線路可能受
到了比較大的干擾，可以采取一些解決問題的措施，如將線路
布置在離電源更遠的地方、重新檢查下地線或者重新布線。
(3)井底工況的分析。目前我國國內所生產(chǎn)的渦輪發(fā)電
機在石油鉆井工作的時候，主要會產(chǎn)生兩種常見的異?，F(xiàn)
象，分別為沒有信號以及弱信號。導致此類異常情況發(fā)生的
原因大致有發(fā)生器內部液壓油的壓力平衡、發(fā)電機轉子轉動
的狀態(tài)、在鉆井過程中泥漿的流動情況、壓力傳感器的敏銳
性等等。下面分沒有信號和弱信號兩種情況進行闡述分析：
①發(fā)電機工作時沒有信號的現(xiàn)象。首先的一個因素可能
是發(fā)電機的發(fā)生器的工作時間比較長，發(fā)生器內部的永磁體被
強磁磁化，導致發(fā)電機轉子無法正常工作，進而造成發(fā)電機無
法正常運行發(fā)電。根據(jù)國內有關公司在深井中的實驗數(shù)據(jù)顯示
發(fā)電機的發(fā)生器在經(jīng)過了大約280個小時的使用時間后，暫停
了工作。其次，另一個較為明顯的影響因素時發(fā)電機發(fā)生器內
部液壓油如何維持壓力平衡。一般情況下，因為石油鉆井的底
部溫度相對而言比較高，這就使得液壓油產(chǎn)生氣化現(xiàn)象，造成
液壓油變質，由于熱脹冷縮，造成膠杯逐漸開始膨脹起來，最
后其會觸碰并擠壓到蘑菇頭。所造成的后果有：其一、會引起
蘑菇頭不能實現(xiàn)正常的伸縮功能，發(fā)電機發(fā)生器的工作狀態(tài)被
迫終止；其二、膠杯可能會出現(xiàn)破損的狀況，發(fā)生器內部的液
壓油出現(xiàn)泄露，進而失衡，不能正常地運行工作。
②發(fā)電機工作時出現(xiàn)弱信號的現(xiàn)象。國內的相關企業(yè)通
過渦輪發(fā)電在石油鉆進的過程中，遇到過類似的問題，例如
有以下兩個例子：
A.在石油鉆井施工的后期階段，發(fā)電機發(fā)生器的電壓差
變小，電壓信號也逐漸變弱，通過多次的嘗試后，探究出了
成因，原來是因為鉆井的深度在加大，目前的排量產(chǎn)生出的
信號被削弱了，因而可以采取一些諸如減小限流環(huán)的大小、
縮小蘑菇頭的間隙等措施來加大信號。B.在另一口石油鉆井
的工作進程中，信號被削弱的程度很大，此時所進行測試的
軟件上的壓力值則顯示為1500mv，這就表明了泥漿還沒有
對壓力傳感器形成壓力，拿出壓力傳感器發(fā)現(xiàn)，立管被有害
固體阻塞的很嚴重，通過多次的清理后，恢復了使用。
3.渦輪發(fā)電的未來探索
渦輪，作為一種在多種鉆井設備器械中使用的動力元
件，就整個的渦輪發(fā)電機系統(tǒng)的性能如何充分發(fā)揮而言，渦
輪的發(fā)電性能有著較為直觀的影響，同時在整個石油鉆井的
施工過程中，也發(fā)揮著至關重要的作用。因而對渦輪發(fā)電進
行研究探索具有極其重要的現(xiàn)實意義，本文為相關科研工作
者進行渦輪發(fā)電方向的研究提供以下幾點的簡要建議：
(1)在“十二五”期間，正大力推到“雙創(chuàng)”，作為研
究工作者，更需要加強創(chuàng)新思維，突然傳統(tǒng)思維模式，完善
渦輪的設計，使之能夠在石油鉆井工作過程中充分地發(fā)揮它
的發(fā)電性能、使用效率以及使用壽命。
(2)我國還處于改革開放的新時期，研究工作者除了關注國
內渦輪發(fā)電的研究狀況，還需要走出國門，著眼于國際上對渦輪
發(fā)電的研究動態(tài)，吸收國外渦輪發(fā)電的先進技術，把創(chuàng)新擺在渦
輪發(fā)電研究的核心位置，掌握核心技術，增強自主創(chuàng)新能力。
(3)嘗試使用不同材質的渦輪發(fā)電機，尋求能夠發(fā)揮渦輪發(fā)
電機最優(yōu)性能的材料，并且提高制造加工技術，增強其耐用性。
(4)嘗試設計出多種類型的渦輪發(fā)電機裝置，可以實現(xiàn)
在不同的工況下使用不同類型的渦輪發(fā)電機裝置，使其保持
在最佳的工作狀態(tài)，提高石油鉆井的工作效率。
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【作者簡介】
羅軍營（1982~），男，川慶鉆探長慶鉆井總公司定向井技術
服務公司；研究方向：自動化，電氣。
((責任編輯劉林林)

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