小井眼鉆井液脈沖器工作性能分析及參數優化

連續波鉆井液脈沖器是隨鉆測量儀器（MWD）中以強脈沖形式向地面傳輸數據的關鍵部件。為滿足老井開窗側鉆作業要求，必須解決小尺寸空間下鉆井液脈沖器的結構設計、水力沖蝕和信號強度問題。根據實際小井眼尺寸、懸掛鉆鋌及匹配MWD儀器結構尺寸，確定了小尺寸鉆井液脈沖器上懸掛掛接方案及脈沖信號產生方式（連續波），完成了連續波脈沖器的結構方案及關鍵部件（旋轉閥）的設計；以實際脈沖器設計案例（設計參數）為研究對象，并根據實際工況，采用CFD方法對脈沖器（旋轉閥）的耐沖蝕性能與脈沖（鉆井液壓力幅值）產生能力進行了分析；通過響應曲面方法對該脈沖器案例進行了多目標參數優化。研究結果表明：設計研發的小井眼鉆井液脈沖器能夠滿足實鉆要求，且優化后脈沖器的最大沖蝕速率降低了7.41%，脈沖信號強度提高了16.24%，工作性能明顯提升。設計分析及優化結果可為其在實際設計開發和應用中提供依據。

小井眼鉆井；連續波鉆井液脈沖器；老井開窗側鉆；脈沖信號幅值；沖蝕特性；響應曲面法

TE927

A

DOI： 10.12473/CPM.202401096

Performance Analysis and Parameter Optimization of Slim Hole Mud Pulser

Xi Wenkui1" Zhang Xuan1" Wang Xiongxiong2，3" Ba Sha4" Li Xin2，5" Juan Hongke6" Geng Dongheng6

（1.Mechanical Engineering College， Xian Shiyou University;2.National Engineering Laboratory for Exploration and Development of Low Permeability Oil amp; Gas Fields;3.Oil amp; Gas Technology Research Institute， PetroChina Changqing Oilfield Company;4. China Petroleum amp; Petrochemical Equipment Industry Association;5.CCDC Drilling amp; Production Technology Research Institute;6.Shaanxi Aerospace Times Navigation Equipment Co.， Ltd.）

As a key part in the measurement while drilling （MWD） tool， the continuous wave mud pulser transmits data to the ground through strong pulses. Considering the requirements of sidetracking in old wells， it is necessary to carefully deal with the structural design， hydraulic erosion and signal strength of mud pulser in small-sized spaces. In this paper， the hanging scheme and pulse signal generation method （for continuous wave） of the small-sized mud pulser were determined depending on the actual slim hole size， hanging drill collar and matching MWD tool structure size， and the structural scheme and key part （rotary valve） design of the continuous wave pulser were completed. Then， taking an actual pulser design case （design parameters） as an example， and considering the working conditions， the computational fluid dynamics （CFD） method was used to analyze the erosion resistance and pulse （mud pressure amplitude） generation capacity of the pulser （rotary valve）. Finally， the response surface method was used to conduct multi-objective parameter optimization on the pulser case. The research results show that the developed slim hole mud pulser meets the requirements of actual drilling， and the optimized pulser exhibits significantly improved performance， with the maximum erosion rate reduced by 7.41% and the pulse signal strength enhanced by 16.24%. The design analysis and optimization research results are referential for the practical design， development and application of the slim hole mud pulser.

slim hole drilling;continuous wave mud pulser;sidetracking of old well;pulse signal amplitude;erosion characteristics;response surface method

基金項目：陜西省廳市聯動重點項目“高端智能姿態傳感器研制”（2022GD-TSLD-22）；中國石油天然氣股份有限公司科技專項“靖邊氣田下古氣藏40億m3穩產壓艙石示范工程研究”（2023YQX10303）;低滲透油氣田勘探開發國家工程實驗室開放課題（CQYT-CQYQY-2024-JS-1506）;西安石油大學研究生教育綜合改革研究與實踐項目（2023-X-YJG-011）。

0" 引" 言

席文奎，等：小井眼鉆井液脈沖器工作性能分析及參數優化

小井眼鉆井具有成本低、效率高、環境污染小等優點，已成為當前長慶氣區老井開窗側鉆的主要鉆井方式［1-2］。該鉆井方式中使用的鉆井液脈沖器是將井下MWD數據（井斜角、工具面角、方位角、井底溫度等）通過強脈沖信號實時傳遞到地面的關鍵設備。目前實鉆中常用118 mm小井眼鉆井，其井下空間狹小、工況惡劣，導致當前小尺寸鉆井液脈沖器設計、開發具有一定的難度。

鉆井液脈沖器的脈沖信號傳輸方式（由脈沖信號產生方式決定）、脈沖信號強度（鉆井液壓力信號）、鉆井液通道抗沖蝕性能決定了其現場應用的效果及使用壽命。現有鉆井液脈沖器有正脈沖、負脈沖和連續波3種脈沖信號產生方式［3］。正脈沖方式結構簡單但傳輸速率慢；負脈沖方式結構復雜且需要專用懸掛鉆鋌；連續波方式具有傳輸速率高、抗干擾能力強的優點，適合于小井眼鉆井工況［4］。在實際小井眼鉆井中，鉆井液脈沖器結構受限，脈沖信號衰減嚴重，鉆井液通道沖蝕嚴重，導致小尺寸連續波脈沖器的現場應用困難［5-6］。目前，國內外公司針對連續波鉆井液脈沖器的現有研究及產品多應用于152.4 mm（6 in）及以上常規井眼［7］。王智明［8］計算了常規井眼用旋轉閥脈沖器的穩態水力扭矩；肖俊遠等［9］提出了連續波鉆井液脈沖器定轉子穩定打開的設計原則；龐海波等［10］設計了鉆井液脈沖器電磁閥驅動系統；薛亮等［11］分析了大排量旋轉閥鉆井液脈沖器結構參數對工作性能的影響規律。以上研究均聚焦于常規井眼的旋轉閥鉆井液脈沖器，而對于小尺寸脈沖器相關性能分析及參數優化方面的研究相對較少。

本文根據118 mm井眼老井開窗側鉆的需要，對小尺寸連續波鉆井液脈沖器展開研究，完成了旋轉閥結構鉆井液脈沖器的結構設計、工作行為仿真分析（脈沖信號產生能力、耐沖蝕性能）及多目標參數優化，以期可為小尺寸鉆井液脈沖器的設計開發以及在老井開窗側鉆等實際應用提供借鑒。

1" 結構及工作原理

1.1" 結構設計

小井眼（118 mm）鉆井通常采用117.5 mm（45/8 in）鉆頭+105 mm（41/8 in）無磁鉆鋌組合+匹配小徑上懸掛MWD儀器。綜合考慮小井眼尺寸、鉆具組合、MWD儀器結構尺寸，以及信號傳輸要求，所設計小尺寸脈沖器采用旋轉閥結構、上懸掛掛接方式（下座鍵方式的機械結構復雜且在實鉆中易脫鍵［12］）。105 mm（41/8 in）懸掛鉆鋌上部與鉆桿相連，內部掛接63.5 mm（2.5 in）小尺寸連續波鉆井液脈沖器，由上到下依次掛接導流組件（導流器）、脈沖發生組件（旋轉閥組）、控制組件（機械組件短節、控制電路短節、振動測量短節）、定位組件（加長扶正器），鉆鋌下部接電池組、方位伽馬等其他井下設備，如圖1所示。

continuous wave mud pulser in MWD tool

圖1中，MWD儀器主要通過脈沖發生組件（旋轉閥組）進行信號產生與數據傳輸。脈沖發生組件（旋轉閥組）由固定模塊（分段環、套筒、耐磨環）、定子模塊（定子及固定螺釘）、轉子模塊（轉子及固定螺釘、轉子定位器、耐磨軸套）組成，如圖2所示。

轉子固定螺釘將轉子與機械組件短節中的電機軸相連，電機由控制電路短節中的調制系統控制轉速，通過旋轉閥組中的轉子轉動，周期性地改變定子與轉子閥孔的連通狀態（完全打開、完全閉合或過渡狀態），進而帶來鉆井液壓力信號強度的周期性變化。

實際工作中脈沖發生組件的工作過程如圖3所示，具體如下：①完全打開狀態，如圖3a所示，定子閥孔與轉子閥孔完全連通，此時鉆井液通道完全打開，鉆井液過流面積最大，鉆井液壓力最??；②完全閉合狀態，如圖3c所示，定子閥孔與轉子閥孔完全錯開，此時鉆井液通道完全關閉，鉆井液過流面積最小，鉆井液壓力最大；③過渡狀態，如圖3b與圖3d所示，當定子閥孔與轉子閥孔處于未完全連通或未完全錯開時，鉆井液過流面積隨轉子旋轉逐漸增大/減小，鉆井液壓力逐漸減小/增大。

1.2" 工作原理

旋轉閥鉆井液脈沖器以連續的鉆井液流體為工作介質，鉆井過程中，調制系統編碼MWD數據后，控制電機轉速，驅動旋轉閥組中的轉子旋轉，周期性改變過流面積，帶來鉆井液壓力接近正弦曲線的連續變化，如圖4所示。正弦鉆井液壓力波的相位差、角位移隨時間改變，地面檢測到鉆井液壓力信號的周期、相位與頻率變化，即可解碼為傳遞的MWD數據。

進一步從流體力學的角度對脈沖壓力產生原理及過程進行闡述：圖4中，截面1為流體流入旋轉閥前的流道截面（A1），截面2為流體流經旋轉閥后的流道截面（A2），鉆井液以一定壓力p1進入旋轉閥閥孔，以壓力p2從旋轉閥閥孔流出，因此可將旋轉閥閥孔視為薄壁小孔。以下對流道截面1、2進行分析討論。

由于薄壁小孔的孔口邊緣尖銳，而流線不能突然轉折，流體經過孔口后，流線繼續收縮，在離孔口很近的流道截面2處，流體截面面積最小。

在流體的最小截面2上，流線近似平行，可以認為這里流體是緩變流動。液體從薄壁孔口流出時沒有沿程損失，只有因截面收縮而引起的局部阻力損失。可以列出流道截面1與流道截面2之間的伯努利方程式：

p1ρ+v212=p2ρ+v222+∑ζv222（1）

式中：p1、p2分別為兩截面處的流體壓力，MPa；v1為入口流體流速，m/s（由于A1A2，v1可近似認為其為0）；v2為出口流體流速，m/s；ρ為鉆井液密度，kg/m3；ζ為局部阻力系數，無量綱。其中：

ζv222≈A0A2-12

（2）

式中：A0為小孔的面積，m2。

由流體連續性方程可得：

v1A1=v2A2=const（3）

聯立式（1）與式（3）可得：

v2=1ζ+12ρ（p1-p2）=Cv2ρΔp（4）

const=v2A2=CvCcA02ρΔp=CdA02ρΔp（5）

式（4）和式（5）中：流速系數Cv=1ζ+1；收縮系數Cc=A2A0；流量系數Cd=CvCc；Δp為壓力波脈沖強度幅值，MPa。

對于所研究的小尺寸鉆井液脈沖器，相對于鉆井深度，流入定子與流出轉子的重力勢能差可以忽略不計，但鉆井液進入脈沖器前的流道直徑與閥口直徑的比值小于7，收縮作用會受到流道側壁的影響，為不完全收縮。雷諾數較小，閥口流量系數Cd取0.7～0.8。

當轉子轉動時，鉆井液流道周期性的打開-閉合，引起鉆井液過流面積周期性變化，而且過流面積會隨著轉子轉動角度發生變化。根據液體流經薄壁小孔的特點，同一種流體，通過規律性改變小孔截面積，產生的壓力差也會遵循一定規律變化，此時鉆井液流量恒定，則由式（5）得到：

Q=CdA02ρΔp（6）

即有：

Δp=ρQ22C2dA20（7）

式中：Q為流經閥口的鉆井液流量，m3/s。

可以得出結論，當鉆井液的流量Q與鉆井液密度ρ保持一定時，旋轉閥入口與出口處的壓差Δp與鉆井液過流面積A0負相關，與實際工作狀態相符。下文將定量對脈沖器的耐沖蝕性能及壓力脈沖產生能力進行仿真分析。

2" 沖蝕及工作性能仿真分析

2.1" 設計實例參數

參照Sperry-Sun MWD Super-Slim型旋轉閥鉆井液脈沖器設計參數（最大外徑89 mm，排量5.7～12.6 L/s），結合小井眼鉆井實際工況［13］及現場條件，所設計的小井眼連續波鉆井液脈沖器最大外徑為63.5 mm，閥孔數量為4個，耐磨套壁厚為3 mm，中心軸套直徑為30 mm，設計鉆井液流量為6～10 L/s，產生的壓力脈沖幅值不小于0.1 MPa。其中旋轉閥定轉子流道最大外徑為57 mm，定子閥孔流道外壁夾角為50°，轉子閥孔流道外壁夾角為40°，定轉子間隙為0.5 mm。

2.2" 模型建立

采用CFD方法對連續波鉆井液脈沖器進行流場分析?？紤]到實際中脈沖器結構復雜，計算中對流道結構進行簡化，并對內部流場做以下假設：①忽略鉆井液溫度變化的影響；②除了流道的進出口，沒有其他介質從其他位置進入流道；③鉆井液脈沖器及外壁均為剛性，工作過程中不產生變形。

若只對單一流道進行流場分析，則不能全面地得出整個鉆井液脈沖器旋轉閥的水力特性，因此對旋轉閥整體流道進行建模仿真，以得到最接近實際的分析結果。為避免流道模型流體入口、出口的邊界條件對流道計算產生影響，模型會加長流體入口段和出口段的長度，所建立的流道模型如圖5所示。對定、轉子流道模型進行網格劃分，為獲得更好的仿真結果，定子與轉子部分流體網格尺寸較小，其他部分流體可以選用更大的網格尺寸。該網格節點共有88萬個，單元數有442萬個，正交質量平均值為0.8，網格質量較好。

假定脈沖器壁面絕熱，考慮到鉆井液流速快且流動情況復雜，使用雷諾平均來描述鉆井液運動，將物理量分解為平均物理量與脈動物理量：

=-+′（8）

式中：代表瞬時物理量，-代表平均物理量，′代表脈動物理量。

將式（8）代入瞬時N-S連續方程與動量方程，可得到雷諾平均N-S方程，將其寫為笛卡爾張量形式，連續方程與動量方程為：

ρt+xiρui=0

tρui+xjρujui=-pxi+

xjμuixj+ujxi-23δijukxk+

xj-ρu′i——u′j——

（9）

式中：ui、uj、uk為省略上劃線的雷諾平均速度分量，m/s；u′i、u′j為雷諾脈動速度分量，m/s；μ為動力黏度，Pa瘙簚s；δij為克羅內克函數。

式（9）中的雷諾應力項，即-ρu′iu′j————，在描述鉆井液運動時，需要將其進一步建模才能閉合動量方程，采用布辛涅斯克渦黏系數假設，將雷諾應力與平均速度梯度聯系起來：

-ρu′iu′j————=μtuixj+ujxi-23ρk+μtukxkδij

（10）

式中：μt為湍流黏度，Pa瘙簚s；k為湍流動能，m2/s2。

在k-ε模型中，μt作為k和ε的函數進行計算：

μt=ρCμk2ε（11）

式中：Cμ為經驗系數，無量綱；ε為湍流耗散率，m2/s3。

在Standard（標準）k-ε模型與RNG k-ε模型中為常數值0.09，表示平衡邊界層中的慣性次層；而在Realizable（可實現）k-ε模型中，Cμ并非常數項，計算如下：

Cμ=1AC+ASkU*ε（12）

其中：

U*=SijSij+Ω～ijΩ～ij（13）

式中：Sij與Ωij是無量綱化的平均應變率張量與平均旋轉速率張量，且

Ω～ij=Ωij-2εijkωk

Ωij=Ωij——-εijkωk

（14）

式中：Ωij——是在具有角速度ω1的移動參考系中觀察到的平均旋轉速率張量。

模型常數AC=4.04，AS由下式給出：

AS=6cos φ（15）

其中：

φ=13arcos6W，W=SijSjkSkiS～3，

S～=SijSij，Sij=12ujxi+uixj

（16）

可以得到Cμ是平均應變和旋轉速率、系統旋轉的角速度以及湍流場（k和ε）的函數。

考慮到Standard k-ε模型與RNG k-ε模型不滿足部分數學約束，這里采用Realizable k-ε模型來對鉆井液湍流進行建模仿真計算。Realizable k-ε模型中k和ε的傳遞函數如下：

tρk+xjρkuj=

xjμ+μtσkkxj+

Gk+Gb-ρε-YM+Sk（17）

tρε+xjρεuj=xjμ+μtσεεxj+

ρC1Sε-ρC2ε2k+vε+C1εεkC3εGb+Sε（18）

其中：

C1=70.43，ηη+5，η=Skε，S=2SijSij（19）

式中：Gk為由于平均速度梯度產生的湍流動能，Pa/s；Gb為浮力產生的湍流動能，Pa/s；YM為可壓縮湍流中脈動膨脹對總耗散率的影響，Pa/s；Sk為由平均應變率產生的附加項，Pa/s；C2、C1ε、C3ε為常數，C2 = 1.9，C1ε = 1.44，C3ε可忽略不計；σk和σε分別為k和ε的湍流普朗特數，σk= 1.0，σε = 1.2；Sε為平均旋轉速率產生的附加項，Pa/s2；v為運動黏度，m2/s。

設置轉子網格繞軸線旋轉，速度為8π rad/s，鉆井液流量為0.008 m3/s，鉆井液密度為1 100 kg/m3，設置入口為速度入口，流入初始速度為0.697 5 m/s，出口為壓力出口，保持默認設置。

2.3" 水力特性分析

在組裝鉆井液脈沖器旋轉閥組時，為了防止定轉子之間發生機械磨損，需在定轉子之間留出間隙［14］。若間隙過小，鉆井液中的砂粒流動會產生較大的沖蝕；若間隙過大，則會影響旋轉閥產生的周期性壓力波波形幅值。為此，根據前文所設計的脈沖器參數，按照邊界條件進行動網格瞬態仿真，分別對旋轉閥完全打開與完全閉合狀態進行分析。

（1）當旋轉閥的工作狀態處于完全打開狀態時，流道壓力云圖如圖6所示。由圖6可見，定子上部流道內鉆井液增加的壓力為2.55×10-3 MPa，即為圖4中的p1min。速度流線圖如圖7所示。由圖7可見，當前鉆井液流速最大位置發生在定轉子間隙及鉆井液流出轉子閥口位置，最大流速為3.49 m/s。

（2）當旋轉閥的工作狀態處于完全閉合狀態時，流道壓力云圖如圖8所示。由圖8可知，定子上部流道內鉆井液增加的壓力為0.237 MPa，即為圖4中的p1max。速度流線圖如圖9所示。由圖9可知，當前鉆井液流速最大位置發生在定轉子間隙及轉子與耐磨環的間隙處，最大流速為17.8 m/s。

參照國內外儀器現場使用情況，鉆井液脈沖器產生脈沖壓力通常需要大于0.1 MPa。通過分析可以看出，在當前設計參數下，該鉆井液脈沖器能夠產生的壓力信號幅值約為0.234 MPa，可達到信號傳輸與地面解碼的要求。且可通過速度流線圖確定受到的最大沖蝕位置處于定轉子間隙及轉子邊緣處。

2.4" 沖蝕性能分析

鉆井液脈沖器內部鉆井液［15］為固液兩相流動，前文由水力特性分析定性得到最大沖蝕位置發生在定轉子間隙及轉子邊緣處，且最大沖蝕發生在完全閉合狀態。這里采用Oka沖蝕模型對脈沖器進行分析，Oka沖蝕模型的沖蝕率E定義如下：

E=E90vvrefk2ddrefk3fγ（20）

式中：E90為90°沖擊角下的參考沖蝕率，kg/（m2·s）；v為粒子沖擊速率，m/s；vref為參考速率，m/s；d和dref分別為粒子直徑和粒子參考直徑，m；k2和k3分別為速度指數和直徑指數，無量綱；f （γ）為沖擊角函數。沖擊角函數f （γ）為：

f γ=sin γn11+Hv1-sin γn2（21）

式中：γ為壁面沖擊角，（°）；Hv為壁面材料的維氏硬度，N/mm2；n1與n2為角函數常數。

取鉆井液動力黏度為6×10-3 Pa·s；砂粒密度為2.6×103 kg/m3，固體體積分數為0.1%，砂粒粒徑為0.1 mm。通過仿真計算可得到，脈沖器處于完全閉合狀態，在砂粒沖蝕工況下，由圖10可知，最大沖蝕率為5.80×10-5 kg/（m2·s），最大沖蝕發生在定子與轉子間隙處邊緣位置，如圖11、圖12所示，砂粒運動軌跡如圖13所示。轉子材料厚度為5 mm，若轉子以8π rad/s勻速轉動，定、轉子材料密度均為7 850 kg/m3，則在該沖蝕速率下，鉆井液脈沖器旋轉閥工作壽命在376 h以上，遠長于現有MWD儀器的工作時間（200 h）。

3" 基于響應曲面法的參數優化

采用響應曲面法［16］ ，以設計實例參數為基礎，對所設計的脈沖器進行多目標參數優化。以耐沖蝕性能、脈沖信號產生能力等脈沖器性能參數為優化目標，如表1所示。以定子流道夾角、轉子流道夾角、定轉子間隙等關鍵設計參數為優化設計變量，并確定了響應的參數范圍，如表2所示。

通過改變定子流道側壁夾角θ1、轉子流道側壁夾角θ2、定轉子間隙D以及鉆井液砂粒粒徑d，計算得到不同設計參數條件下的最大沖蝕速率Er與產生的最大壓力psig。通過正交試驗結果分析得到：

（1）對于最大沖蝕速率Er，采用自然對數函數的二階模型，得到最大沖蝕速率Er的目標函數為：

f1x=lgEr/（kg·m-2·s-1）-4.264 26+

0.077 836θ1-0.162 62θ2-13.894 03D-

4.297 5×103θ1θ2+0.104 82θ1D+

0.027 495θ2D-9.838 82×10-5θ21+

3.427 47×10-3θ22+4.943 45D2=0，

x=θ1，θ2，D，Er

（22）

定子流道側壁夾角θ1對最大沖蝕速率Er影響極其顯著，轉子流道側壁夾角θ2與定轉子間隙D對最大沖蝕速率Er影響顯著，擬合方程符合檢驗原則，適應性較好。定子流道側壁夾角θ1、轉子流道側壁夾角θ2和定轉子間隙D協同作用下的最大沖蝕速率Er如圖14所示。

（2）對于最大壓力psig，采用反平方根函數的二階模型，得到最大壓力psig的目標函數為：

f2x=1psig/MPa-72.751 8-1.742 08θ1-

1.782 74θ2-2.300 28D+

0.019 88θ1θ2-0.045 523θ1D-

0.074 765θ2D+0.012 294θ21+

0.012 488θ22+7.605 07D2=0，

x=θ1，θ2，D，Psig

（23）

定子流道側壁夾角θ1、轉子流道側壁夾角θ2、定轉子間隙D對最大壓力psig影響極其顯著，擬合方程符合檢驗原則，適應性較好。定子流道側壁夾角θ1、轉子流道側壁夾角θ2和定轉子間隙D協同作用下的最大壓力psig如圖15所示。

聯立式（22）和式（23）構建多目標函數：

min y=Fx=f1x，f2x

s.t.g1x=f1x=0

g2x=f2x=0

x=θ1，θ2，D，Er，psig

（24）

聯立式（24）（目標函數）、表2優化設計變量及約束條件（參數范圍），構建多目標優化模型并進行計算求解，所得優化結果如表3所示。

優化后鉆井液脈沖信號強度由0.234 MPa增加到0.272 MPa，增加了16.24%；最大沖蝕速率由5.80×10-5 kg/（m2·s）降低至5.37×10-5 kg/（m2·s），降低了7.41%。工作性能明顯提升，可為其在實際設計開發和推廣應用中提供借鑒。

4" 結" 論

（1）根據小井眼鉆井需求，以小尺寸連續波鉆井液脈沖器為對象，完成了結構模型構建及關鍵部件設計，所設計的脈沖器以旋轉閥組件為功能部件，控制鉆井液脈沖壓力信號強度的周期性變化。將隨鉆測量數據以連續的正弦壓力信號傳輸到地面，在結構與功能上滿足老井開窗側鉆等作業要求。

（2）采用CFD方法針對小尺寸脈沖器設計實例進行工作性能仿真分析，其耐沖蝕性能（最大沖蝕率5.80×10-5 kg·m-2·s-1）、脈沖信號強度（壓力幅值0.234 MPa）、工作時間（＞200 h）滿足老井開窗側鉆等小井眼實鉆要求。

（3）基于響應曲面針對所設計脈沖器進行多目標優化，優化后脈沖器的最大沖蝕速率降低了7.41%，脈沖信號強度增加了16.24%，工作性能顯著提高，可為其設計開發和推廣應用提供借鑒。

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第一席文奎，副教授，碩士生導師，生于1982年，2012 年畢業于西安交通大學機械電子專業，獲博士學位，現從事智能油氣裝備、井下工具及測井儀器的研究開發及設計制造等方面的研究工作。地址：（710065）陜西省西安市。email：xiwenkui@xsyu.edu.cn。

通信作者：張軒，工程師。email：zhangxuan1-1-2@163.com。

2024-01-30" 修改稿收到日期：2024-07-01