实验六 PID 控制系统参数优化设计 一．实验目的： 综合运用MATLAB 中SIMULINK 仿真工具进行复杂控制系统的综合设计与优化设计，综合检查学生的文献查阅、系统建模、程序设计与仿真的能力。 二．实验原理及预习内容： 1．控制系统优化设计： 所谓优化设计就是在所有可能的设计方案中寻找具有最优目标（或结果）的设计方法。控制系统的优化设计包括两方面的内容：一方面是控制系统参数的最优化问题，即在系统构成确定的情况下选择适当的参数，以使系统的某些性能达到最佳；另一方面是系统控制器结构的最优化问题，即在系统控制对象确定的情况下选择适当的控制规律，以使系统的某种性能达到最佳。 在工程上称为“寻优问题”。优化设计原理是“单纯形法”。MATLAB 中语句格式为：min ('')X f s =函数名，初值。 2．微分方程仿真应用：传染病动力学方程求解 三．实验内容： 1．PID 控制系统参数优化设计： 某过程控制系统如下图所示，试设计PID 调节器参数，使该系统动态性能达到最佳。（习题5-6） 1020.1156s s e s s -+++R e PID Y 2．微分方程仿真应用： 已知某一地区在有病菌传染下的描述三种类型人数变化的动态模型为 11212122232 3(0)620(0)10(0)70X X X X X X X X X X X X ααββ?=-=?=-=??==?
式中，X 1表示可能传染的人数；X 2表示已经得病的人数；X 3表示已经治愈的人数；0.0010.072αβ==；。试用仿真方法求未来20年内三种人人数的动态变化情况。 四．实验程序： 建立optm.m 文件： function ss=optm (x) global kp; global ki; global kd; global i; kp=x (1); ki=x (2); kd=x (3); i=i+1 [tt,xx,yy]=sim('optzwz',50,[]); yylong=length(yy); ss=yy(yylong); 建立tryopt.m 文件： global kp; global ki; global kd; global i; i=1; result=fminsearch('optm',[2 1 1]) 建立optzwz.mdl:
5.3.完井设计的基本理论 5.3.1.完井方式 5.3.1.1射孔完井方式 套管射孔完井是钻穿油层直至设计井深，然后下面层套管至油层底部注水泥固井，最后射孔，射孔弹射穿油层套管、水泥环并穿透油层某一深度，建立起油流的通道。套管射孔完井既可选择性地射开不同压力、不同物性的油层，以避免层间干扰，还可避开夹层水、底水、气顶和夹层的坍塌，具备实施分层注采和选择性压裂或酸化等分层作业的条件。 尾管射孔完井是在钻头钻至油层顶界后，下技术套管注水泥固井，而后用小一级的钻头钻穿油层至设计井深，用钻具将尾管送下并悬挂在技术套管上，尾管 50，再对尾管注水泥固井，最后射孔。尾管射和技术套管的重合段一般不小于m 孔完井由于在钻开油层以前上部地层已被技术套管封固。因此，可以采用与油层相配伍的钻井液以平衡压力、欠平衡压力的方法钻开油层，有利于保护油层。此外这种完井方式可以减少套管重量和油井水泥的用量，从而降低完井成本。目前较深的油，气井大多采用此方法完井。 图5.2 套管射孔完井图5.3 尾管射孔完井 5.3.1.2裸眼完井方式
裸眼完井的最主要特点是油层完全裸露，因而油层具有最大的渗流面积。这种井称为水动力学完善井，其产能较高。裸眼完井虽然完善程度高，但使用局限性很大，例如：不能克服井壁坍塌和油层出砂对油井生产的影响；不能克服生产层范围内不同压力的油、气、水层的相互干扰；无法进行选择性酸化和压裂等。 5.3.1.3割缝衬管完井方式 割缝衬管完井方式是钻头钻至油层顶界后，先下技术套管注水泥固井，再从技术套管中下入直径小一级的钻头钻穿油层至设计井深。最后在油层部位下入预先割缝的衬管，依靠衬管顶部的衬管悬挂器（卡瓦封隔器），将衬管悬挂在技术套管上，并密封衬管和套管之间的环形空间，使油气通过衬管的割缝流入井筒。这种完井方式油层不会遭受固井水泥浆的损害，可以采用与油层相配伍的钻井液或其它保护油层的钻井技术钻开油层，当割缝衬管发生磨损或失效时也可以起出修理或更换。 5.3.1.4砾石充填完井方式 它是先将绕丝筛管下入井内油层部位，然后用充填液将在地面上预先选好的砾石泵送至绕丝筛管与井眼或绕丝筛管与套管之间的环形空间内，构成一个砾石充填层，以阻挡油层砂流入井筒，达到保护井壁、防砂入井的目的。砾石充填完井一般都使用不锈钢绕丝筛管而不用割缝衬管。
ADAMS/VIEW 参数化和优化设计实例详解本例通过小球滑落斜板模型，着重详细说明参数化和优化设计的过程。 第一步，启动adams/view（2014版），设置工作路径，设置名称为incline。 名称 存储路径第二部，为满足模型空间，设置工作网格如图参数。 修改尺寸 第三部创建斜板。点击Bodies选项卡，选择BOX，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，坐标为（0,0,0）和（-500,-50,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为xieban。
右键输入坐标，创建点BOX rename 输入xieban
第四部创建小球。点击Bodies选项卡，选择Sphere，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，球心坐标为（-500,50,0）和半径坐标（-450,50,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为xiaoqiu。 输入两点 Rename，及创建效果 第五部创建圆环。点击Bodies选项卡，选择Torus，然后建模区点击鼠标右键，分别设置两个点，圆环中心坐标为（450,-1000,0）和大径坐标（500,-1000,0），创建完模型，然后右键Rename，修改名称为yuanhuan。完成后效果如下图： 第六部修改小球尺寸及位置。首先修改小球半径为25mm，在小球上右键，选择球体，点击Modify，然后设置如下图；然后修改小球位置，将Y坐标移到25mm处，选择Marker_2点，
右键点击Modify，然后设置坐标位置如下图。 右键编辑球半径 修改半径为25 改后效果 修改球的位置
设置球坐标 完成修改后效果 第七部修改圆环尺寸及位置。将圆环绕X轴旋转90度，选择Marker_3点，右键点击Modify，然后设置坐标位置如下图。修改圆环尺寸，大径为40mm，截面圆环半径为12mm，右键，选择圆环体，点击Modify ，然后设置如下图。至此，模型建立完毕。 修改圆环位置
水平井射孔工艺技术 1、简介 水平井工程是近年发展起来的一项新技术，是“稀井高产”的重要手段。水平井技术已成为近50年来石油技术进步的代表象征，这从勘探到提高采收率各个阶段均有着广泛的应用潜力，在实现井网调整，控制流向和完井类型，减少液流损失和调整油藏压力等方面的灵活性，已成为一种油藏完井新方法，而水平井射孔技术则是水平井技术的重要组成部分。四川石油测井公司早在1994年就对水平井射孔技术开始了立项研究，经过几年的研究和现场试验，形成了一整套中、长半径的水平井射孔工艺技术，该技术国内领先，部分技术达国际先进水平，该成果获中国石油天然气集团公司2000年技术创新二等奖。 水平井套管井射孔完井既有利于提高产量又有利于以后进行增产措施和封堵作业。但水平井射孔井段长达几百米甚至上千米，要求射孔一次作业成功；要求向水平两边或两边以下３０°定向发射以免造成砂子沉降和底水突进；要求长达几百米的射孔枪顺利通过造斜段下入和起出。实践证明，我们已经解决了上述难题并能保证施工的安全性和可靠性。 2、主要特点 2采用液压延时分段起爆方式能完成长水平段的射孔作业。 2采用弹架旋转的内定向方式，定向精度高且与枪身旋转的外定向方式相比，在相同套管内径下可选择更大直径的水平井射孔枪。 2采用接头旋转扶正环和滚珠枪尾可大大减少起下射孔枪时的摩擦力。 2接头与枪体之间，公母接头之间采用防退扣装置，避免了落枪的可能。 2最新研制的起爆开孔装置可实现水平井的再射孔而不会将井液挤到地层中去。 2可实现全井筒氮气加压起爆方式完成水平井的射孔作业。 2可实现限流压裂的水平井射孔作业。 2利用独创的旁通传压起爆系统能完成水平井的射孔测试联作。 2采用地面监测系统能监测井下各段射孔枪的发射情况。 3、主要技术参数 2射孔枪外径：Ф８９mm 、Ф102mm 、Ф127 mm 2最高工作压力：９０MPa 、105MPa 、90MPa 2延时时间：５—7min 2定向方式：内旋转定向 2定向精度：±５° 2定向率：>９５％ 2发射率：>９９％ 2孔密：１０－２０孔／米 2枪体抗弯能力：３０°／３０米。 4、施工工艺 （1）起爆方式 水平井射孔起爆不同于一般直井射孔，不能采用投棒起爆方式，也不同于一般斜井射孔，它属于超长井段射孔，不宜采用一个压力起爆器的起爆方式。在水平段各点压力值相等，它可以实现几个乃至几十个射孔段的同时起爆，完全满足水平井一次射孔多段的要求，将大大提高工效。四川石油测井公司已成功地应用了三种负压起爆方式，分别是：①液垫或气垫加压力延时起爆器；②油压开孔装置加压延时起爆器；③旁通传压装置加压力起中爆器。
极化磁系统参数优化设计 方法的研究 The document was prepared on January 2, 2021
极化磁系统参数优化设计方法的研究 摘要：永磁继电器是一种在国防军事、现代通信、工业自动化、电力系统继电保护等领域中应用面很广的电子元器件，其极化磁系统的参数优化设计是实现永磁继电器产品可靠性设计的前提工作之一。该文采用六因素三水平多目标的正交试验设计方法，分析并研究了极化磁系统的参数优化设计方法。在永磁继电器产品设计满足输出特性指标要求的前提下，给出了输出特性值受加工工艺分散性影响而波动最小的最佳参数水平组合。 1 引言 具有极化磁系统的永磁继电器具有体积小、重量轻、功耗低、灵敏度高、动作速度快等一系列优点，是被广泛应用于航空航天、军舰船舶、现代通信、工业自动化、电力系统继电保护等领域中的主要电子元器件。吸力特性与反力特性的配合技术是电磁继电器产品可靠性设计的关键技术。在机械反力特性及电磁结构已知的情况下，如何对电磁系统进行参数优化设计，使得在保证输出特性值满足稳定性要求的前提下，电磁系统的成本最低，这是继电器可靠性设计必不可少的前提工作之一。
由于极化磁路的非线性及漏磁的影响，使极化磁系统的输出特性值（吸力值）与磁系统各参数水平组合之间存在着非线性函数关系。在各种干扰影响下，各参数存在一定的波动范围。当各参数取不同的水平组合时，参数本身波动所引起的输出特性值的波动亦不相同。由于非线性效应，必定存在一组最优水平组合，使得各参数波动所造成的输出特性值的波动最小，即输出特性的一致性最好。极化磁系统参数优化设计的目的就是要找到各参数的最优水平组合（即方案择优），使得质量输出特性尽可能不受各种干扰的影响，稳定性最好。 影响永磁继电器产品质量使其特性发生波动的主要干扰因素有：①内干扰（内噪声），是不可控因素，如触点磨损、老化等；②外干扰（外噪声），亦是不可控因素，如环境温度、湿度、振动、冲击、加速度等；③可控因素（设计变量）加工工艺的分散性等。其中前两种因素均与产品实际使用环境有关，这里暂不予考虑，本研究只考虑后者对产品质量特性波动的影响。 正交试验设计法是实现参数优化设计的重要手段之一，以往人们在集成电路制造工艺、电火花成型加工工艺、轴承故障诊断等方面得到了很好应用[1-4]，但大多是采用单一目标函数的正交试验设计。文献[2]应用正交试验设计法对永磁继电器磁钢尺寸进行了参数优化设计，但没有采用正交试验设计法对永磁继电
汽车理论Project 第一章汽车动力性与燃油经济性数学模型立 1.汽车动力性与燃油经济性的评价指标 1.1 汽车动力性评价 汽车的动力性是指汽车在良好路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的、所能达到的平均行驶速度。汽车的动力性主要可由以下三方面的指标来评定： (1)最高车速：最高车速是指在水平良好的路面(混凝土或沥青)上汽车能达到的最高行驶速度。它仅仅反映汽车本身具有的极限能力，并不反映汽车实际行驶中的平均车速。 (2)加速能力：汽车的加速能力通过加速时间表示，它对平均行驶车速有着很大影响，特别是轿车，对加速时间更为重视。当今汽车界通常用原地起步加速时间与超车加速时间来表明汽车的加速能力。原地起步加速时间是指汽车由第I挡或第II挡起步，并以最大的加速强度（包括选择适当的换挡时机）逐步换至最高挡后达到某一预定的距离或车速所需要的时间。超车加速时间是指用最高挡或次高挡内某一较低车速全力加速至某一高速所需要的时间。 (3)爬坡能力：汽车的爬坡能力是指汽车满载时用变速器最低挡
在良好路面上能爬上的最大道路爬坡度。 1.2 汽车燃油经济性评价 汽车的燃油经济性是指在保证汽车动力性能的前提下，以尽量少的燃油消耗量行驶的能力。汽车的燃油经济性主要评价指标有以下两方面： (1)等速行驶百公里燃油消耗量：它指汽车在一定载荷（我国标准规定轿车为半载、货车为满载）下，以最高挡在良好水平路面上等速行驶100km的燃油消耗量。行驶的燃油消耗量。 (2)多工况循环行驶百公里燃油消耗量：由于等速行驶工况并不能全面反映汽车的实际运行情况。汽车在行驶时，除了用不同的速度作等速行驶外，还会在不同情况下出现加速、减速和怠速停车等工况，特别是在市区行驶时，上述行驶工况会出现得更加频繁。因此各国都制定了一些符合国情的循环行驶工况试验标准来模拟实际汽车运行 状况，并以百公里燃油消耗量来评价相应行驶工况的燃油经济性。1.3 汽车动力性与燃油经济性的综合评价 由内燃机理论和汽车理论可知，现有的汽车动力性和燃油经济性指标是相互矛盾的，因为动力性好，特别是汽车加速度和爬坡性能好，一般要求汽车稳定行驶的后备功率大；但是对于燃油经济性来说，后备功率增大，必然降低发动机的负荷率，从而使燃油经济性变差。从汽车使用要求来看，既不可脱离汽车燃油经济性来孤立地追求动力性，也不能脱离动力性来孤立地追求燃油经济性，最佳地设计方案是在汽车的动力性与燃料经济性之间取得最佳折中。目前，在进行动力
规射孔作业施工
范
施工作业小队生产准备 1副操作员领取生产常用料，存放在工程车上相应的材料箱中。 2操作员对数控射孔仪进行日常保养和检查，填写“仪器维修保养”记录。 3井口工对天地滑轮、井口马达、定位器、电缆等辅助设备进行检查，维修保养。按标准在电缆上绑扎安全记号，领取日常生产用料。 4绞车工对绞车系统进行检查，维修保养。 5联炮工(井口岗)准备好不同枪型的配件，领取日常生产用料。 施工作业小队施工前的准备 1小队长接收“射孔工作记录”，落实井位和行车路线，组织各岗做好出发前准备。 2操作员到四分公司计算组领取射孔资料，清点射孔资料后在资料领还记录本上签字，射孔资料放在资料包内，资料包存放到工程车资料柜中，锁好。 3联炮工带“危险品发收登记簿”到供应站危险品专用库房领取雷管，清点数量后签字，雷管放在雷管盒中，雷管盒存放在工程车的防爆箱中，锁好。 4联炮工带“危险品领取证”到四分公司装炮班射孔器专用库房领取射孔器，检查无误后签字并执行SY/T6308、Q/CNPC46的有关规定。 5按公司《搬运、储存、包装、防护和交付程序》检查仪器设备状态以及相应资料。
6小队长出发前讲解行车路线和途中注意事项。
7施工小队车辆和运输公司枪车编队行驶，控制车速，文明行驶。8枪身在运输途中捆压牢固。 9应由持有危险品操作证人员负责押运并执行SY/T5436的有关规定。 10起爆器和枪身应分车运输。 11注意行驶安全，正点到达施工作业现场。 12进入井场，全体人员按规定穿戴和使用劳动保护用品和用具执行SY/T6524的规定。 13施工作业环境认可。 a)保证施工作业必要的设施（水、电、吊升设备等）； b)射孔作业井口安装防喷闸门； c)检查井场漏电电流应小于30mA； d)对于射孔作业环境条件的不符合项，由小队长与作业队负责人协商解决。 14收集地质、工程数据和信息。 a)小队长了解压井液及液面高度、套管结构、人工井底等工程数据； b)操作员与作业队负责人核对通知单上的全部数据，不核对通知单或通知单核对不上拒绝施工。 15班前会 小队长组织召开有甲方代表和施工小队全员参加的班前会，介绍井身结构，压井液情况，明确施工作业方法及安全防范措施。 现场安装及施工
数学建模零件参数的优 化设计 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】
零件参数的优化设计 摘要 本文建立了一个非线性多变量优化模型。已知粒子分离器的参数y由零件 参数)7 2,1 ( = i x i 决定，参数 i x的容差等级决定了产品的成本。总费用就包括y 偏离y 造成的损失和零件成本。问题是要寻找零件的标定值和容差等级的最佳搭配，使得批量生产中总费用最小。我们将问题的解决分成了两个步骤：1.预先给定容差等级组合，在确定容差等级的情况下，寻找最佳标定值。2.采用穷举法遍历所有容差等级组合，寻找最佳组合，使得在某个标定值下，总费用最小。在第二步中，由于容差等级组合固定为108种，所以只要在第一步的基础上，遍历所有容差等级组合即可。但是，这就要求，在第一步的求解中，需要一个最佳的模型使得求解效率尽可能的要高，只有这样才能尽量节省计算时间。经过对模型以及matlab代码的综合优化，最终程序运行时间仅为秒。最终计算出的各个零件的标定值为： i x={,,,,,,}, 等级为：B B C C B B B d, , , , , , = 一台粒子分离器的总费用为：元 与原结果相比较，总费用由（元/个）降低到（元/个），降幅为%，结果是令人满意的。 为了检验结果的正确性，我们用计算机产生随机数的方式对模型的最优解进行模拟检验，模拟结果与模型求解的结果基本吻合。最后，我们还对模型进行了误差分析，给出了改进方向，使得模型更容易推广。
关键字：零件参数 非线性规划 期望 方差 一、问题重述 一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许范围。若将零件参数视为随机变量，则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的３倍。 进行零件参数设计，就是要确定其标定值和容差。这时要考虑两方面因素：一是当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，偏离越大，损失越大；二是零件容差的大小决定了其制造成本，容差设计得越小，成本越高。 试通过如下的具体问题给出一般的零件参数设计方法。 粒子分离器某参数（记作y ）由7个零件的参数（记作x 1,x 2,...,x 7）决定，经验公式为： y 的目标值（记作y 0）为。当y 偏离y 0+时，产品为次品，质量损失为1,000元；当y 偏离y 0+时，产品为废品，损失为9,000元。 零件参数的标定值有一定的容许范围；容差分为Ａ、Ｂ、Ｃ三个等级，用与标定值的相对值表示，Ａ等为+1%，Ｂ等为+5%，Ｃ等为+10%。7个零件参数标定值的容许范围，及不同容差等级零件的成本（元）如下表（符号／表示无此等级零件）：
32、什么是复合射孔？ 答：复合射孔技术是一项集射孔与高能气体压裂两项功能一次下井完成的工艺技术。它利用炸药爆炸和火药燃烧的时间差（炸药爆速为微秒级，火药燃速为毫秒级），实现先射孔后压裂。 33、什么是防砂射孔？ 答：防砂射孔主要有大孔径、高孔密和小孔径、高孔密两种方法。另外还有随进式防砂射孔技术，它是在射孔过程中将防砂材料随射孔作业一次性充填到射孔孔道内，起到防砂作用。 34、什么是双复射孔？ 答：双复射孔技术是胜利测井公司2001年研制开发的新技术。它主要由复式射孔枪、复式射孔弹两部分组成。 35、射孔枪有哪几种类型？ 答：射孔枪型：是以射孔枪外径规格来进行分类，目前常用的有60、68、73、89、102、114、127、140等型号。 36、什么是定位射孔技术？ 答：用放射性曲线校正射孔深度是以定位射孔原理为基础的。定位射孔就是在目的层附近选定一个套管接箍为施工深度的参照标准（俗称标准接箍）。用磁性定位器测准标准接箍的深度就等于定位了“目的层”的深度。 37、什么是电缆输送射孔？ 答：电缆输送射孔就是用电缆将有枪身或无枪身射孔器通过套管或油管内输送至井下，用射孔深度控制技术进行定位，对准目的层，地面仪器向射孔器起爆装置供电，引爆射孔器，射穿套管、水泥环、目的层，建立油气水流通通道的一种射孔工艺。 38、什么是油管输送射孔？ 答：油管输送射孔工艺是指把一口井所要射开的油气层的射孔器全部串接在油管柱的尾端，形成一个硬连接的贯串下入井中。通过测量磁定位曲线或放射性曲线，校深调整贯串对准射孔层位，通过撞击式和加压式两种方式引爆射孔器，对目的层进行射孔。 39、什么是油管（钻杆）输送射孔与地层测试器联合作业？ 答：油管输送射孔与地层测试器联作工艺技术，是将TCP器材与测试器组合在一趟下井管柱中，用油管或钻杆将测试工具和射孔器输送到目的层，进行射孔的同时进行地层测试，一次下井可以完成油管输送负压射孔和地层测试两项作业。 40、什么是全通径射孔？
第一节电缆输送射孔工艺技术 电缆输送射孔按工艺的不同又可分为： 1、普通电缆输送射孔 普通电缆输送射孔是利用油矿电缆把射孔器通过井口防喷器和井内套管下放到一定深度，在套管内通过深度校正，然后对目的层进行射孔的一种常规射孔方法。 2、过油管射孔技术 过油管输送射孔是利用油矿电缆把过油管射孔器通过井口防喷装置、采油树和井内油管下放到套管中，在套管内通过深度校正，然后对目的层进行射孔的一种射孔方法，具有较好的防喷能力。 过油管射孔可使用有枪身射孔器或无枪身射孔器，可在不起油管的情况下，用电缆将射孔器通过油管下到目的层进行射孔。能实现带压射孔、不停产射孔，射孔后直接投产，可避免在起下油管时压井所造成产层和环境污染。主要适用于：1、生产井、注水井补孔。 2、带压生产井不停产补孔。 3、套变严重不适于其它射孔器起下的井。 4、小直径套管井。
3、工程射孔 主要包括油管冲孔射孔和套管封串射孔，油管冲孔具有装枪直径小、射孔孔径大、穿深稳定的特点。施工时，它只射穿油管而不损伤套管。冲孔作业可实现循环解卡和循环压井的目的。 套管封串射孔具有装枪直径较大、射孔孔径大、穿深稳定的特点。施工时，它只射穿套管及水泥环而不射入地层。当油气井中某层因固井质量或其他原因造成的上下层串通时可以进行封串射孔。然后挤水泥达到封串的目的。 4、工程爆炸 主要包括爆炸切割、爆炸松扣。 爆炸切割：当油管、套管或钻杆因各种原因被卡在井内，无法提出时，为了下一
步的施工或是为了减少损失需要上部未卡死的油管、套管或钻杆提出时，可选用 爆炸切割作业。切割弹的型号（包括2寸-31 /2寸油管切割弹，3/2寸-7寸套管切割弹、2寸-51/2钻杆切割弹） 特点和用途： UQ 系列油管切割弹、TQ 系列套管切割弹和ZQ 系列钻杆切割弹采用无杵堵粉末冶金不烧结药型罩、独特的聚能装药结构设计。产品具有切割成功率高、切口平齐、对其它管材无损伤等特点。切割弹可通过电缆输送在油气井内对油管、套管进行切割。 爆炸松扣：当井内管柱因各种原因被卡死需要倒扣退出时，可选用专用的爆炸松 扣器下到需要松开的接箍处，进行爆炸松扣作业。从而起出此点以上的管柱。 施工要求： （一）组装爆炸杆 1. 根据井况资料和工程爆炸通知单的内容，确定导爆索电雷管的型号。 2. 确定用药量 3. 检查导爆索外皮有无损伤，有无断药现象。 4. 将导爆索均匀分布在爆炸杆的周围。 5. 每隔100mm 用白沙带捆扎一道。 6. 用高压绝缘胶带在爆炸杆的两端和中间绑扎三个扶正器。 7. 将电雷管紧附在导爆索的上端，用白沙布绑紧。雷管的一根引线接爆炸杆本体，另一根引线用黑胶布包好，捆扎好的最大外径应小于管柱内径。 （二）爆炸松扣施工 1）当爆炸松扣器进入离卡点以上50m 时，通知井队以卡点以上钻具重量的100%～115%作拉力提升钻具后，再按每千米钻具扭转3～3.5圈给钻具施加反扭矩，然后射孔小队再下放电缆，测量对深曲线，测出卡点以下50m 深度。 2）当测完钻具磁性接箍深度曲线后，用比例尺丈量每个接箍间距离与井队提供的管柱结构数据是否相符，确认无误后，同井队技术人员一起确定松扣深度位置和采用的标准接箍。 3）利用爆炸松扣器的零长和已确定的标准接箍上起电缆，使爆炸松扣器正好对准要松扣的接箍上，通电点火引爆雷管和导爆索，产生爆轰波冲击丝扣，使扣松动，从而达到松扣目的。 （三）爆炸松扣炸药量的选择 爆炸松扣药量的选择应根据卡点深度的不同，钻井液密度大小及钻具钢的差别而选用不同药量。 5、电缆桥塞 电缆桥塞工艺就是根据油气井的封层需要在已射孔的两个层位之间进行封堵，同时可以在分层试油时上返封层。达到预期的分层，封堵进行生产或试油的目的。 该工艺施工时间短，座封深度准确，座封牢固安全可靠。对于两个层位之间距离较近的封堵效果明显优于其它方式。目前电缆桥塞规格为：5寸、51/2寸、7寸、95 /8寸。适用于相应规格的套管。是理想的分层试油或分层采油的封层方法。 施工技术 （一）STS 电缆桥塞压力密封工具工作原理： 位于电缆密封工具上端的电动高温点火器点着后产生火花，引着位 于点
零件参数的优化设计 摘要 本文建立了一个非线性多变量优化模型。已知粒子分离器的参数y由零件参数 )7 2,1 ( i x i 决定，参数 i x的容差等级决定了产品的成本。总费用就包括y偏离y0造 成的损失和零件成本。问题是要寻找零件的标定值和容差等级的最佳搭配，使得批量生产中总费用最小。我们将问题的解决分成了两个步骤：1.预先给定容差等级组合，在确定容差等级的情况下，寻找最佳标定值。2.采用穷举法遍历所有容差等级组合，寻找最佳组合，使得在某个标定值下，总费用最小。在第二步中，由于容差等级组合固定为108种，所以只要在第一步的基础上，遍历所有容差等级组合即可。但是，这就要求，在第一步的求解中，需要一个最佳的模型使得求解效率尽可能的要高，只有这样才能尽量节省计算时间。经过对模型以及matlab代码的综合优化，最终程序运行时间仅为秒。最终计算出的各个零件的标定值为： i x={,,,,,,}, 等级为：B B C C B B B d, , , , , , 一台粒子分离器的总费用为：元 与原结果相比较，总费用由（元/个）降低到（元/个），降幅为%，结果是令人满意的。 为了检验结果的正确性，我们用计算机产生随机数的方式对模型的最优解进行模拟检验，模拟结果与模型求解的结果基本吻合。最后，我们还对模型进行了误差分析，给出了改进方向，使得模型更容易推广。 关键字：零件参数非线性规划期望方差 一、问题重述 一件产品由若干零件组装而成，标志产品性能的某个参数取决于这些零件的参数。 零件参数包括标定值和容差两部分。进行成批生产时，标定值表示一批零件该参数的 平均值，容差则给出了参数偏离其标定值的容许范围。若将零件参数视为随机变量， 则标定值代表期望值，在生产部门无特殊要求时，容差通常规定为均方差的３倍。 进行零件参数设计，就是要确定其标定值和容差。这时要考虑两方面因素：一是 当各零件组装成产品时，如果产品参数偏离预先设定的目标值，就会造成质量损失，
第六章射孔工艺技术 射孔完井是目前国内外使用最广泛地完井方法。射孔技术是指将射孔器用专用仪器设备输送到井下预定深度，对准目的层引爆射孔器，穿透套管及水泥环，构成目的层至套管内连通孔道的一项工艺技术。它包含的主要内容有：射孔器材、射孔工艺、射孔对油气井产能的影响、射孔评价以及射孔器材的检验等方面。涉及到包括数学、物理学、地质、钻井、测井、油臧工程、机械、火工等多学科的专业理论。所以，射孔是一门综合性比较强的石油工程技术。 自射孔被应用于油气井以来，从子弹式射孔到聚能式射孔，从简单的电缆输送射孔到油管输送射孔，穿深从十几毫米到上千毫米，射孔工艺技术自20世纪70年代以来，得到了比较快的发展。目前的射孔已不仅仅是沟通地层与井筒通道的工艺技术，它又增加了改造油气层、提高油气产量的任务。随着油气勘探开发难度的加大，油藏工程师们对射孔工艺技术的要求也越来越高，他们希望射孔对地层的穿透更深、对产层的伤害最小、完善系数高，能获得很理想的产能。因而，改进射孔工艺、优化射孔设计是完井试油中的重要环节。 目前，世界各国的射孔技术按输送方式基本可分为两类：一是电缆输送射孔；二是油管（钻杆、连续油管）输送射孔。按其穿孔作用原理可分为子弹式射孔技术、聚能式射孔技术、水利喷射式射孔技术、机械割缝（钻孔）式射孔技术、复合射孔技术。应用最广泛地是电缆输送聚能式射孔技术。 复合射孔技术因其独特的射孔增产机理而被越来越广泛地应用于现场。激光射孔技术也已完成初步试验，相信在不久的将来会成为一种有效的射孔工艺技术而被广泛应用。射孔技术的发展趋势将向综合化、集成化、高穿深、无污染的方向发展。 第一节射孔原理
本节只对目前应用比较广泛的聚能射孔技术进行全面描述，其它射孔技术只进行简单介绍。 一、聚能射孔原理 聚能射孔技术产生于1946～1948年间，是从反装甲武器中演变而来。 聚能射孔技术是指由聚能射孔弹与其它部件组合对地层进行射孔的技术。这项技术的关键单元是聚能射孔弹。聚能射孔弹由三个基本部分组成：弹壳、炸药和药型罩，其结构如图4-1所示。 药型罩一般为锥型或抛物线型，它是由拉制的铜合金或是由铜、铅、钨等金属粉末压制而成。制造弹壳的材料比较多，有纸、陶瓷、玻璃、金属等，金属弹壳是应用最广泛的弹壳材料。 炸药是射孔弹穿孔的动力源，其技术参数直接影响到射孔弹的穿孔性能。射孔弹的炸药主要有RDX（黑索金）、HMX（奥克托金）、HNS（六硝基砥）、PYX（皮威克斯）、TACOT（塔考特）等5种。 聚能射孔弹是利用聚能效应进行穿孔的。所谓聚能效应是利用装药一端有锥型或抛物线型空穴来提高装药对空穴前方介质局部破坏作用的效应。当雷管将主炸药引爆后，主炸药产生的爆轰波到达药型罩罩面时，药型罩由于受到爆轰波的剧烈压缩，迅速向轴线运动，并在轴线上发生高速碰撞挤压，药型罩内表面的一部分金属以非常高的速度向前运动。随爆轰波连续地向药型罩底部运动，从内表面连续地挤出速度大于6000m/s的具有极高能量的金属流，该金属流沿轴线方向对目标靶进行挤压穿孔，图4-2为聚能效应示意图。聚能效应是炸药爆炸作用的一种特殊形式，它之所以具有穿孔（破甲）作用，根本原因在于能量集中。 二、水力射孔原理
水力喷砂射孔工艺及在现场的应用前言 随着低渗透油藏开发力度不断加大 ,越来越多的储量得到动用。但是由于储层地质特征或井身结构不适宜直接进行水力压裂或酸化改造 ,如对于固井质量不好、上下有水层、地层压力过高而不能进行压裂改造的极小薄层、薄互层等要求射孔位置精度较高的井 ,为了实现有效挖潜目的层 ,水力喷砂射孔是一种行之有效的技术手段。水力喷砂射孔是用地面压裂车将混有一定浓度石英砂的水浆加压，通过油管泵送至井下，水砂浆通过井下射孔工具的喷嘴喷射出高速射流，刺穿套管和近井地层，形成一定直径和深度的射孔孔眼，水力喷砂射孔可以产生比常规射孔更大更深的射孔孔眼，高度可由地面调节，尤其是水力喷砂射孔可以避免常规射孔产生的压实带，并且应力松弛带动井筒裂缝的张开和孔隙度渗透率得到提高，同时孔跟不会上下延伸沟通水层，所以水力喷射具有很强的技术特色，对底水或者气顶等特殊油藏改造尤为适宜。 1工作原理及特点 1.1 工作原理 由动量-冲量定律可知 ,高压泵将带有磨料(通常是石英砂)的液体 ,从油管经特制的喷嘴将压头转换为速度 ,即给液流中的砂粒以动量 ,该动量与套管、岩层或其他障碍物接触时,动量的速度突然降为0 ,此时含砂射流以冲量做功 ,于是便产生了水力喷砂射孔技术。 1.2 特点
喷砂射孔与普通射孔相比具有以下特点:穿透深 ,对污染半径小的储层可以起到射孔、解堵的双重目的;在孔眼周围形成清洁通道 ,不会形成压实带造成储层伤害;射孔孔径较大;可以根据不同的井身结构和层段有选择地进行射孔。 2喷砂射孔方案设计方法 2.1 喷射参数的设计 (1) 喷射排量。 喷砂射孔过程首先需要确定最小的施工排量 ,确保喷射过程砂浆的顺利排出。根据理论分析及现场经验 ,应用密度2.65g/cm3的石英砂进行喷射施工，10%砂比顺利返出 ,一般要求流速大于1.2 m/ s。在设计时首先需要根据井身结构确定最低施工排量 ,例如对于内径124.26 mm套管×外径73 mm油管 ,要保证砂浆的顺利返出 ,至少要求排量大于0.3m3/min ,现场一般采用0.5 m3/ min。 (2) 喷射层位及喷枪个数。 喷枪一般长度为35～40cm ,可以根据地质要求及油层厚度确定下入喷枪的位置及个数。一般来讲，排量1.0m3/min ,对于喷嘴直径3.8m左右的工具可以保证8孔孔眼压差20MPa。例如,对于3000 m以内的油井 ,在地面设备许可的条件下排量达到3.0 m3/min ,可以下入8只喷枪 ,共24孔。 根据试验及理论分析 ,水力喷砂射孔过程的喷射时间、喷射深度及压力之间存在如下关系: V0=240Q/nπd2 (1)
实验六 PID 控制系统参数优化设计 一．实验目的： 综合运用MATLAB 中SIMULINK 仿真工具进行复杂控制系统的综合设计与优化设计，综合检查学生的文献查阅、系统建模、程序设计与仿真的能力。 二．实验原理及预习内容： 1．控制系统优化设计： 所谓优化设计就是在所有可能的设计方案中寻找具有最优目标（或结果）的设计方法。控制系统的优化设计包括两方面的内容：一方面是控制系统参数的最优化问题，即在系统构成确定的情况下选择适当的参数，以使系统的某些性能达到最佳；另一方面是系统控制器结构的最优化问题，即在系统控制对象确定的情况下选择适当的控制规律，以使系统的某种性能达到最佳。 在工程上称为“寻优问题”。优化设计原理是“单纯形法”。MATLAB 中语句格式为：min ('')X f s =函数名，初值。 2．微分方程仿真应用：传染病动力学方程求解 三．实验内容： 1．PID 控制系统参数优化设计： 某过程控制系统如下图所示，试设计PID 调节器参数，使该系统动态性能达到最佳。（习题5-6） 2．微分方程仿真应用： 已知某一地区在有病菌传染下的描述三种类型人数变化的动态模型为 式中，X 1表示可能传染的人数；X 2表示已经得病的人数；X 3表示已经治愈的人数；0.0010.072αβ==；。试用仿真方法求未来20年内三种人人数的动态变化情况。 四．实验程序： 建立optm.m 文件： function ss=optm (x) global kp; global ki; global kd; global i; kp=x (1); ki=x (2);
kd=x (3); i=i+1 [tt,xx,yy]=sim('optzwz',50,[]); yylong=length(yy); ss=yy(yylong); 建立tryopt.m文件： global kp; global ki; global kd; global i; i=1; result=fminsearch('optm',[2 1 1]) 建立optzwz.mdl: 结果： result = 2.7011 0.4595 1.0911 优化前：
常规射孔作业施工规范
施工作业小队生产准备 1副操作员领取生产常用料，存放在工程车上相应的材料箱中。 2操作员对数控射孔仪进行日常保养和检查，填写“仪器维修保养” 记录。 3井口工对天地滑轮、井口马达、定位器、电缆等辅助设备进行检查，维修保养。按标准在电缆上绑扎安全记号，领取日常生产用料。 4绞车工对绞车系统进行检查，维修保养。 5联炮工（井口岗）准备好不同枪型的配件，领取日常生产用料。施工作业小队施工前的准备 1小队长接收“射孔工作记录”，落实井位和行车路线，组织各岗做好出发前准备。 2操作员到四分公司计算组领取射孔资料，清点射孔资料后在资料领还记录本上签字，射孔资料放在资料包内，资料包存放到工程车资料柜中，锁好。 3联炮工带“危险品发收登记簿”到供应站危险品专用库房领取雷管，清点数量后签字，雷管放在雷管盒中，雷管盒存放在工程车的防爆箱中，锁好。 4联炮工带“危险品领取证”到四分公司装炮班射孔器专用库房领取射孔器，检查无误后签字并执行SY/T6308 Q/CNPC46勺有关规定。 5按公司《搬运、储存、包装、防护和交付程序》检查仪器设备状态以及相应资料。
6小队长出发前讲解行车路线和途中注意事项 7施工小队车辆和运输公司枪车编队行驶，控制车速，文明行驶8枪身在运输途中捆压牢固。 9应由持有危险品操作证人员负责押运并执行SY/T5436的有关规定。10起爆器和枪身应分车运输。 11注意行驶安全，正点到达施工作业现场。 12进入井场，全体人员按规定穿戴和使用劳动保护用品和用具执行 SY/T6524的规定。 13施工作业环境认可。 a）保证施工作业必要的设施（水、电、吊升设备等）； b）射孔作业井口安装防喷闸门； c）检查井场漏电电流应小于30mA d）对于射孔作业环境条件的不符合项，由小队长与作业队负责人协商解决。 14收集地质、工程数据和信息。 a）小队长了解压井液及液面高度、套管结构、人工井底等工程数据；b）操作员与作业队负责人核对通知单上的全部数据，不核对通知单或通知单核对不上拒绝施工。 15班前会 小队长组织召开有甲方代表和施工小队全员参加的班前会，介绍井身结构，压井液情况，明确施工作业方法及安全防范措施。 现场安装及施工
杯子参数优化设计
杯子参数优化设计（Example ） Engineering Mechanics and Structural Optimization Laboratory 1问题的提出 某厂设计一种无盖的杯子，为了尽可能大的获得利润，在容积相同的条件下，每个杯子尽量用最小的材料。 在材料一定的情况下，如果水杯的底面积大，其高度必然就要小；如果高度变大了，底面积又大不了，如何调和这两者之间的矛盾？其实这恰恰就反应了一个完整的优化过程。 2 数学模型 形式选择，一般可设计为正方形、圆形或者矩形。根据常理，一般选择圆底桶形，进行结构设计。 在这里，一个水杯的材料是一定的，所要优化的变量就是杯子底面的半径r 和杯子的高度h ， 图1 水杯的简化模型 在ANSYS 的优化模块里面把这些需要优化的变量叫做设计变量（DV ）；优化的目标是要使整个水杯的容积最大，这个目标在ANSYS 的优化过程里叫目标函数（OBJ ）；再者，对设计变量的优化有一定的限制条件，比如说整个杯子的材料不变，这些限制条件在ANSYS 的优化模块中用状态变量（SV ）来控制。闲话少说，下面我们就来看看ANSYS 中怎么通过设定DV 、SV 、OBJ ，利用优化模块求解以上问题。 首先参数化的建立一个分析文件（CupDesign.inp ），水杯初始半径为R ＝1，高度为H ＝1（DV ），由于水杯材料直接喝水杯的表面积有关系，这里我假设水杯表面积不能大于100，这样就有S ＝2πRH ＋2πR 2<100（SV ），水杯的容积为V ＝πR 2H （OBJ ）。 3 ANSYS 求解 File:volu.inp R=1 H=1
水平井射孔技术介绍 一、水平井射孔技术 “水平井射孔技术”是国家“八五”重点科技攻关的配套项目，大庆油田水平井开采的主要对象是低丰度、低渗透、低产的“三低”油层，需要压裂改造方能投产。当水平井的油层胶结很差或油层需压裂改造的情况下，在油层套管较低的一侧射孔比较合适，使射孔孔眼在油层水平面的下方， 因此，产层流体上行流动，避免了油层吐砂及后期开采套管沉砂问题。另外，还为压裂提供了沿油层两侧延伸的水平通道，避免垂向通道可能造成的油层顶底盖层被压开的问题。为此我们开发研制了几种低边定向射孔枪。 一种是弹架旋转低边定向射孔枪，它主要由枪体、弹架、配重块、轴承等组成。由于采用了这种结构，不论射孔枪体随着水平段井眼如何转动，相邻二个射孔弹相位均为低边夹角120°，这样就达到了低边发射的目的。 它的特点是结构紧凑，灵活可靠，不受枪身外部环境的影响，安装比较容易，起下安全顺利，它适合于射孔井段多且井段较短的井。 另一种是枪身旋转低边定向射孔枪，它在井下的管柱组合为：引鞋+射孔枪+传爆接头（带导向块）+……+压力起爆器+旋转接头+油管至井口。在射孔枪组的顶部接一个旋转接头，再在每两支枪间的传爆接头上加工有导向块，弹架和射孔弹及枪体是相对固定的。由于射孔枪的形心与重心不重合，产生一个扭转力矩，在进入造斜段后射孔枪便在此力矩作用下，开始转动，使重心向下、形心在上沿水平段前进，以保证射孔弹发射方向是低于水平面，从而达到低边发射的目的。 依据上面的技术原理，根据油田开发的需要，我们还研制成功了水平180°射孔枪，以及三相位水平井射孔枪等，水平井射孔枪已形成系列化。 二、复合射孔技术 复合射孔工艺技术是一项集射孔完井与高能气体压裂（简称HEGF）于一体的高效完井技术。它能一次完成射孔和高能气体压裂两道工序，做到在射孔的同时对近井地层进行气体压裂，形成多条微裂缝，并可解除钻井、固井、射孔等过程对地层的污染，从而改善近井地层导流能力，提高射孔完井效果，达到射孔完井和增产、增注的目的。 1、作用机理 由于复合射孔技术是聚能射孔与高能气体压裂技术的结合，因此，有必要介绍高能气体压裂的作用机理。高能气体压裂和爆炸压裂、水力压裂有着本质的不同，对比其压裂过程中的P-t曲线可以清楚地看到这一点，下表列出了三种增产措施的主要参数。 （1）造缝作用 气体发生器在目的层段引燃后，迅速产生高温、高压气体，对井壁形成脉冲加载，井眼周围地层的岩石被压缩，当井筒内压力超过对应加载速率下岩石的破裂压力时，即在井眼周围形成多条径向裂缝。 （2）裂缝的延伸 达到峰值压力后，发生器产生的大量燃气继续释放，当进入裂缝的燃气在裂缝面上形成的压力超过裂缝的延伸压力时，裂缝得以向前扩展。与此同时，井筒内的压力不断下降，至D点时，井筒内的压力与地层压力达到平衡，裂缝延伸终止。 （3）裂缝的支撑及闭合 水力压裂是采用支撑剂支撑形成的裂缝。而HEGF无支撑剂，却能长期保持较高的裂缝导流能力，其原因在于HEGF是一个动态过程，在一定的加载速率冲击载荷作用下，形成的多条径向裂缝具有一定的随机性，裂缝面不再垂直于最小主应力的方向。由于地应力产
水平井射孔技术的进展 在高角度或水平油井进行射孔作业，对于任何油田服务公司都是一项严峻的技术挑战。为了保持井眼和射孔通道的稳定性所采取的按最大地应力方向射孔的手段，更为射孔作业提高了难度。如何在通过狗腿严重井眼时保障射孔方位，最终高质量地完成射孔作业，需要根据有效的科研数据进行详细的前期准备工作。 从地质力学观点看，为了维持井眼和射孔通道的稳定性，射孔最理想的方向是在地层最大应力方向上。由此我们所遇到的第一个难题是，在高角度和水平井段上怎样才能够保障射孔的方向。油藏的机械特性可以从地层的声波和密度数据中分析得出。如果是在非常软或未压实地层，由于地层的应力接近各向同性，应力大小差别不大，在这种情况下实施定向射孔作业是不适宜的。机械特性分析结果还可预测在临界压差情况下油井是否会出砂。临界压差是指油藏的平均压力与井底流压之间的差别，如果高于临界压差，由于射孔或地应力所引起的松动的砂粒就会开始移动。 为了防止油井出砂以及延长油井的寿命，临界压差必须从油田生命周期的角度来考虑。当油藏压力下降时，油藏的净垂直应力和净横向应力均增加，从而导致横向应力的增加。横向应力增加到一定程度时，弱的胶结岩石就会开始崩解，这时为保障射孔稳定性所允许的压降就会很小。由于油藏衰竭引起的应力变化与油藏的深度、面积、厚度和油藏及其周围地层的弹性特性有关。 尽管我们通过大量的计算和分析，确定了油井的射孔方向，但如果不能够检验射孔枪确实是在被确定的方向上发射的，那么射孔作业就不能算是成功的。需要考虑的其他几个问题有扭转和拉伸，如何将射孔枪安全地输送到目的层，尤其是通过狗腿严重的井眼，这需要扭转和拉伸模拟软件来对射孔枪、油井轨迹和仪器的跳动情况进行模拟。 为了满足在水平井中射孔作业的需要，需要开发一套水平井定向射孔系统。对这套系统的要求是，能够穿过狗腿严重井段，能够使射孔弹定位，能够证实射孔弹被发射到预定的方位上。基于上述要求，系统应该有一个可以转动的机械装置，即使是在复杂的弯曲井段也能够满足射孔枪定位的需要。这个系统必须小而坚固，能够承受住在被输送到目的层时所产生的扭转和拉伸力量，系统还应该有一个验证射孔方位的装置。贝克-阿特拉斯公司利用现有的先进技术以及为这套系统而开发的技术，完成了这套系统由理论到现实的转化。新开发的技术包括，射孔枪采用偏心设计，偏心设计可以帮助在复杂情况下判断枪身的方位；在每一支射孔枪的顶端增加一个可旋转的连接器，避免附加的旋转系统，在现场连接更方便；安装在旋转连接器上的射孔识别指示器，它可以准确地确定射孔枪在点火时候的位置和方位，还具有检验枪身是否被准确定位，检验油井的倾角是否在旋转器能够使用的范围等功能。 在水平井中能够对射孔枪准确地定向，向油水界面相反的地层中射孔是十分必要的。到目前为止，这种水平井定向射孔系统已经在挪威、德国、北非和英国的一些油田的高角度和水平井中在负压和平衡压力环境中应用了67次，控制油井出砂和出水，稳定井眼和射孔弹通道，从而延长油井寿命和提高油井产量。