涡轮钻具四支点推力球轴承组轴向变形的仿真

鉴于涡轮钻具装配时轴向间隙的调整对钻具性能和工作寿命有极大影响, 而四支点推力球轴承组与轴向间隙有直接关系, 为此选择求解精度较高的ANSYS软件对轴承组轴向变形进行仿真。以 165mm涡轮钻具轴承组为研究对象, 做ANSYS实体建模, 后处理时结合VisualC++编写程序辅助计算, 得到涡轮钻具四支点推力球轴承组轴向力与轴向变形的关系曲线。研究结果对轴承组的设计改进和涡轮钻具轴向间隙的调整有一定指导意义。     

螺杆钻具推力轴承工作力学分析及结构改进

针对螺杆钻具向心推力球轴承寿命短的问题,分析了其载荷特性和服役情况,依据Hertz接触理论,利用有限元数值模拟技术建立了球轴承接触模型,计算了球轴承的应力情况。对承受轴向载荷的圆柱滚子轴承进行了有限元分析,结果表明,在同等条件下圆柱滚子轴承比球轴承的工作应力大幅降低。为此,建议组合使用球轴承和圆柱滚子轴承,以延长螺杆钻具推力轴承的使用寿命;建议螺杆钻具配套使用减振工具或优化BHA及钻井参数,通过减少轴向负载的波动量,延长轴承的疲劳寿命。     

螺杆钻具多列推力轴承力学及运动特性分析

针对螺杆钻具推力轴承易失效的问题,根据Hertz接触理论,利用有限元数值模拟技术建立了推力轴承接触模型,分析了多层向心推力球轴承的力学及运动特性。分析结果表明,螺杆钻具多列向心推力球轴承能有效地分担轴向载荷,每层轴承的各个滚球受力相对均匀;轴承上、下两端的内圈、外圈及滚球所承受的载荷较大,最容易破碎,建议两端使用更高性能材料,以延长推力轴承整体寿命;推力轴承每层滚球运动规律基本一致,外圈与滚球之间以滚动摩擦为主,而内圈与滚球之间存在滚动与滑动的复合摩擦,因此内圈的磨损更为严重。该项研究成果揭示了螺杆钻具推力轴承的承载特性及运动规律,为推力轴承的失效分析及结构改进提供了理论依据。     

恶劣使用条件下的螺杆钻具轴承选型分析

石油机械上的钻具在工和过程中要造径向轴承和推力轴承来支撑和定位 ,作为钻具上的关键零件 ,轴承结构性能好坏直接影响产品性能。我厂前期研制的螺杆钻具有采用加有普通密封结构的深沟球轴承和推力球轴承。所有轴承装在主轴和轴承壳之间 ,轴承壳与主轴之间采用密封 ,中间的径向轴承和推力轴承都处于密闭的润滑油的浸泡中。上端和最下端的角度接触球轴承起径向扶正作用 ,中间的多级推力球轴承在下钻过程中承受钻头和主轴的向下的重力 ,当处于钻进状态时 ,将所加钻压传递给钻头。由于在轴承的上下两端装有起密封作用的尼龙环 ,泥浆只级通过主…     

Φ73 mm涡轮钻具四支点推力球轴承镀膜后性能测试研究

为研究金刚石镀膜对涡轮钻具四支点推力球轴承性能的提升效果，在专用的轴承试验装置、相同的试验参数下对比镀膜轴承与未镀膜轴承试验后轴向高度变化、钢球直径和试验时长等数据，进而测试镀层对轴承性能的提升效果。试验结果显示，金刚石镀膜轴承运行时长70 h，而未镀膜轴承运行时长200 h，总体寿命下降，但金刚石镀膜轴承在运行前50 h相较于未镀膜轴承运行更平稳，轴向高度下降更慢，但在后20 h轴向高度急速下降且发生较大噪声，最终因发涩噪声迫使试验中断。研究表明，金刚石镀膜随着试验时间的延长发生了镀膜脱落，脱落产生的大量颗粒造成了磨粒磨损的加重，导致轴承性能和寿命下降。同时试验结果也表明，目前将金刚石镀膜技术应用于涡轮钻具上的可靠性不足，风险较高，还需要进行相关研究。     

牙轮钻头球轴承设计应考虑的两个问题

为保证钻头轴承设计更加可靠,在球轴承设计中,应考虑球轴承的工作状态对整个钻头轴承系统的影响和轴承系统在使用过程中的磨损量对球轴承工作状态的影响。由于球轴承工作状态不同,正确设计和确定轴承结构参数与游隙至关重要。游隙过小或过大都将影响轴承系统的正常工作。据此,应先进行球轴承无游隙设计计算,然后通过对无游隙计算值的修正,来保证球轴承游隙既能满足轴承系统对间隙的要求,同时消除轴承系统磨损量造成的不利影响,又使游隙的最大值尽可能小,以防轴承内部的碰撞冲击导致轴承的损坏。为此给出了相关的算式和算例。     

新型地面送料装置

油田漏失井的修井挤、注灰工艺技术是在灰浆中添加定量的桥塞封堵材料,通过挤灰车混浆罐进行搅拌,这种技术易使封堵材料经常缠绕泵轴造成设备无法正常工作.新型地面送料装置利用推力球轴承带动其他配件用来输送封堵材料,解决了封堵材料缠绕泵轴的难题.该装置可将地面主管线处汇集的灰浆与桥塞封堵材料一同打入井下,在不改变现有修井挤灰工艺的情况下,实现一次挤、注灰施工,提高了修井的生产时效.现场完成了20口漏失油井的挤、注灰作业施工,一次成功率达到100%.     

闸板防喷器承压件在线监测装置的研制

鉴于目前国内还没有对防喷器运行状态进行在线监测的仪器或装置,为确保防喷器运行状态安全,研制了闸板防喷器承压件在线监测装置。该装置是通过安装在闸板防喷器腔体内部及壳体上的传感器,监测其内部工作压力、油路开关压力、内部温度和关键部位形变参数,实现了对闸板防喷器在出厂前、井控车间和钻井现场全过程监管。还能对各种超规范工作环境及超安全极限进行报警,提高了现场闸板防喷器运行的可靠性。试验及应用结果表明,该装置能满足井控车间各种试验的数据监测及意外着火情况下数据保存的要求,提高了防喷器安全管理水平。     

基于STM32的焊接监测系统终端设计与实现

针对当前油气管道焊接施工在线监测与管理需求，设计了基于STM32的焊接监测系统终端，通过数据暂存与自动补传设计，确保了现场采集数据的可靠性。该终端抗干扰性强且数据采集精度高，适用于油气管道焊接施工现场。在简要介绍了焊接监测系统终端总体设计的基础上，详细地对硬件系统中主控与参数采集模块、人机交互模块与LTE Cat-1通信模组、RTC与数据暂存模块以及软件系统中Modbus-TCP通信协议、软件工作流程等内容进行了介绍。最后通过整机试验分析，指出焊接监测系统终端可正常工作，焊接参数采集、传输稳定可靠，试验过程数据完整并与实际相符。该终端现已应用于多个管道工程项目。     

《高温下润滑脂在抗磨轴承中工作性能测定法》的修订

SH／T0428—1992《高温下润滑脂在抗磨轴承中工作性能测定法》是评价润滑脂在球轴承中的使用寿命的试验方法，对润滑脂实际应用性能的预测具有重要的指导意义。随着机械工业的发展，轴承运转温度不断提高，为了评价在更高温度条件下润滑脂在球轴承中的使用寿命，对SH／T0428—1992方法标准进行了修订。比较了SH／T0428方法标准修订前后以及与ASTMD3336—05标准的差异。     

螺杆钻具轴承组优化设计

针对螺杆钻具轴承组容易出现磨损、断裂和卡死等现象,进行轴承组优化设计。分析推力轴承受力状况和轴向力计算,在轴向轴承的表面焊接PDC复合片,以取代滚珠,提高耐磨性;在轴承之间均匀布置碟形弹簧,以缓冲轴承受到的冲击力。采取这两个技术方案,可以进一步延长螺杆钻具的使用寿命。     

三种涡轮钻具用滚珠轴承承载能力分析与结构优化

文中研究了涡轮钻具用3种滚珠轴承组的结构特点，分析了轴承组真实载荷分布，并对3种轴承中的钢球与滚道的初始接触应力作了简化计算。对比分析结果表明。涡轮钻具中采用圆弧滚道球轴承对其承载有利。在此基础上，对圆弧滚道球轴承结构参数进行优化，有助于改进现有轴承。     

PDC轴承长寿命螺杆钻具传动轴总成设计

在深井、超深井中使用螺杆钻具,对螺杆钻具的使用寿命要求越来越高.制约螺杆钻具的效率和使用寿命的关键部件是传动轴总成.对几种螺杆钻具传动轴总成的结构进行对比分析,选用高耐磨的聚晶金刚石复合片(PDC)制造滑动止推轴承,设计出具有长寿命的PDC轴承传动轴总成.分析了PDC轴承及PDC轴承传动轴总成的结构及关键设计参数.井下...     

潜油电动机保护器止推轴承承载能力试验

潜油电动机保护器是用来保护潜油电动机在井下正常运转的设备,起密封、呼吸补偿、压力平衡和承载等作用。针对目前我国没有保护器承载能力试验设备的状况,首次研制了用于测试保护器止推轴承承载能力的装置;介绍了该装置的结构、工作原理及加载试验操作规程。对86、98和130等3种系列保护器止推轴承承载能力做了试验,得出三者承载能力分别为12775、11841和13087N。根据试验结果和止推轴承承载能力的对比分析,提出改进建议:(1)减小130、172保护器止推轴承的设计尺寸;(2)改进止推轴承静块的结构,增加每个扇形块的筋,使其分布为向心形或环形。     

井口装置和采油树PR2性能鉴定试验研究

井口装置和采油树产品是否达到PR2级的性能要求,只有通过符合PR2试验要求的试验设备或系统、按照规定的性能鉴定程序进行试验来验证。为此,建立了井口装置和采油树PR2性能鉴定试验系统,系统包括静水压试验台、气密封试验台、阀门开关试验台、悬挂器载荷试验台、步入式温度试验系统、气体收集系统、数据采集和监控系统等。试验系统经过8次阀门样机和3次心轴式悬挂器的PR2试验,试验结果表明其各项功能和试验数据的准确度均符合GB/T 22513对PR2性能鉴定的要求。最后分析了PR2性能鉴定试验成败的原因,并提出建议。     

油田站场多功能监控柜研究应用

针对油田站场的单井计量,收球筒电加热温度,罐池液位,原油温度、压力、流量,可燃有毒气体体积分数等参数进行集中连续监测和控制,采用以太网TCP/IP协议和PC机进行联网,实现PC机数据存储、分析、处理、画面动态显示、网络发布和控制等功能.改变以往单参数监控器操作步骤繁琐、效率低、数据处理可靠性差的弊端.该系统使用性能稳定,为油田站场提供了可靠、实用的监控设备.     

微米铜粉在润滑脂中自修复性的考察

采用晕擦学试验和轴承寿命试验考察了微米铜粉在润滑脂润滑条件下的自修复性能，并应用X射线光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、俄歇电子能谱仪（AES）等分析手段对钢球磨斑表面进行了分析。结果表明，添加在润滑脂中的微米铜粉可以减少钢球的磨损量和延长轴承的使用寿命，在摩擦作用下，添加在润滑脂中的微米铜粉可以在摩擦副表面沉积并与表面基材相互作用生成自修复膜，对摩擦副表面出现的磨损起到自修复作用。     

工厂化油气地面测试监测系统研究及应用

为了解决多井同时进行测试作业,设备资源不足,管理难度大的问题,设计研发了一套工厂化油气地面测试监测系统。该系统由数据采集系统、气体监测系统、视频监控系统、决策指挥中心系统四大模块构成,可满足多井次、多设备的“工厂化”作业模式需求。数据采集系统实现了数据定量化和报警智能化,保障了现场油气测试作业的安全科学实施;气体监测系统实现了24 h连续监测和实时智能化声光两级报警,确保了现场作业环境安全有效受控;视频监控系统采用360°高清防爆球基监视云台和动态监测技术,实现了安防设施的远程控制;决策指挥中心系统通过网络技术与数据采集系统实现了实时数据联网,为科学、高效、快速决策提供依据。现场应用表明,该系统可以满足10口井同时施工作业监测任务,具有多井曲线显示和历史数据查询、导出等功能,达到了省人、省心、省力、省时、省钱的“五省”效果。     

涡轮钻井技术有巨大的技术经济潜力

根据油田钻深井和超深井的需要,从试验研究出发,详细介绍了我国新型涡轮钻具的研制、试验过程。将计算流体力学及计算机仿真技术用于涡轮的流场分析和叶型设计,获得了高效并具有较低压降的涡轮叶栅,将新材料和新工艺应用于推力轴承组的研制,大幅度提高了涡轮钻具的行程工作寿命。新型涡轮钻具的结构和技术特性,与国外同类产品相比,在性能基本相同的情况下,具有压降较小、寿命长、无橡胶元件、更利于深井和超深井作业等优点。结合现场试验的成果,提出采用涡轮钻井的七大优点。针对现场使用中存在的问题,提出五点建议,以加快我国涡轮钻井技术的推广应用。