自升式钻井平台桩腿锁紧齿条的力学分析

为了得到自升式钻井平台桩腿锁紧齿条各个齿牙上载荷分布规律,对锁紧状态下齿条啮合受力情况进行分析,同时对单个齿牙不同部位的应力情况进行分析对比。结果表明,自升式钻井平台锁紧状态下锁紧齿条各个齿牙的受载是不均匀的,啮合段两端齿牙承载要大于中段齿牙的承载;由于应力集中等因素的影响,单个齿牙不同部位的承载也是不均匀的,齿根受压侧部位应力最大,齿根受拉侧和齿面上的应力较小;可以通过改变齿条齿牙的压力角、节距等参数以及齿根倒圆半径来改善齿条不同齿牙承载不均匀现象,同时可以解决齿根的应力集中问题。     

自升式平台锁紧装置优化设计分析

针对自升式平台锁紧装置受力复杂的问题,通过对标准齿距的锁紧齿条的受力分析,得到了锁紧齿条上各个齿牙的载荷分布规律,结合变形协调方程和螺纹受力改善措施对锁紧齿条的齿距进行优化和调整,并通过有限元模型进行验证。验证结果表明:优化调整后受力情况得到改善。     

自升式平台升降系统齿轮齿条疲劳强度分析

自升式平台的升降系统通常采用超大模数、少齿数的齿轮轴和齿条传动。但目前缺少权威的疲劳极限设计理论,也没有相关的强度计算标准。依据美国国家标准ANSI/AGMA 2001-D04,基于材料疲劳计算的S-N曲线,结合设计寿命,计算出超大模数齿轮、齿条的许用接触疲劳应力和许用弯曲疲劳应力,作为强度校核的判断标准。采用有限元软件计算静载荷下齿面的接触应力和齿根弯曲应力。为超大模数齿轮、齿条的设计提供了依据和方法。     

自升式钻井平台锁紧机构设计与力学行为分析

自升式钻井平台广泛采用蜗轮蜗杆驱动的齿形楔块锁紧系统,国内外对钻井平台齿轮齿条升降系统稳定性研究较多,但对其锁紧后齿条的应力应变研究相对较少。为满足钻井平台齿形楔块式锁紧系统锁紧方案要求,设计出一种异形蜗轮蜗杆锁紧单元。在锁紧状态下对锁紧系统进行力学分析,得出平台转移载荷,并运用ANSYS对齿面接触做有限元分析,结果与变形协调方程所求应变趋势基本一致,与实际情况相符,同时证明锁紧齿条块变形量呈指数增长。利用Pro/E对锁紧系统建模,导入ADAMS对锁紧系统进行运动分析,结果表明其传动平稳,同步性好,冲击载荷小。研究结果可为齿形楔块式锁紧系统设计提供参考依据。     

自升式钻井平台桩腿锁紧齿条的有限元分析

分析了自升式钻井平台在锁紧状态下桩腿锁紧齿条的受力情况,分别通过理论分析和ANSYS软件模拟得到了锁紧齿条各个齿牙的载荷分布规律,同时对单个齿牙不同部位的应力情况进行分析对比,结果显示理论结果和仿真结果是一致的.     

大模数重载齿轮齿条接触强度分析

齿轮齿条啮合系统是齿轮齿条钻机的关键设备,其齿轮齿条的强度关系到整个钻机平台的作业安全。为了校核齿轮齿条强度,根据钻机实际工况,建立大模数重载齿轮齿条啮合模型,采用有限元软件分析齿轮齿条的啮合受力情况,并进行数值模拟,研究其接触应力和应变情况。根据齿轮强度校核理论对齿轮齿条进行理论计算。有限元仿真与理论分析结果表明:有限元分析模型的简化、加载的位置和大小、接触方式、约束方式以及运算简化处理等会产生一定的误差。在误差允许范围内,有限元分析结果更接近实际工况,可作为大模数重载齿轮齿条啮合的强度计算依据。研究结果对钻机齿轮齿条机构设计具有一定的指导意义。     

自升式平台钻台锁紧装置载荷计算与受力分析

为避免平台在意外情况下倾斜时钻台滑移坠海事故的发生,在分析自升式钻井平台钻台结构特点的基础上,提出采用丝杠螺母锁紧方式进行钻台锁紧方案,并开展了钻台锁紧装置载荷计算与受力分析研究。以锁紧丝杠螺母为研究对象,利用大型有限元分析软件ABAQUS建立其有限元分析模型,对平台在维持倾斜状态以及突然发生倾斜时锁紧装置的受力和承载进行计算分析。分析结果表明,在平台维持15°倾斜状态时,装置能有效锁紧钻台;平台突然发生倾斜时,运动惯性力随着倾斜速度加快而明显增大,当倾斜15°所用时间长于2.22 s时,装置能保证钻台的锁紧。     

胜利作业五号平台悬臂梁应力测试分析

利用电测方法对胜利作业五号平台悬臂梁进行了应力测试,再根据计算和经验确定了最大受力点部位发生在尾部基座、锁紧机构以及相对应的悬臂梁处。     

直动推杆式直线减速器齿条强度的有限元分析

为了进一步完善直动推杆式直线减速器的设计计算理论，将在分析此减速器的受力及压力角的基础上，进行强度计算。以该直线减速器的关键构件－稀、密齿条为研究对象，应用二维有限元计算方法，求出了两齿条内部的应力分布状况，得到了具有实际意义的结论。     

水下采油树油管悬挂器锁紧块参数设计

油管悬挂器是水下采油树的核心部件,其锁紧机构对油管悬挂器至关重要。阐述了油管悬挂器锁紧机构的组成、锁紧及解锁原理,确定了锁紧方案和解锁方案。对锁紧块在锁紧和解锁工况下的受力进行分析,得出2种工况下的推动环倾角均为45°。分析了单齿锁紧块和多齿锁紧块的受力情况和力传递途径,推导出单齿锁紧块和多齿锁紧块在X方向和Y方向的受力方程。建立了单齿轮廓和双齿轮廓的有限元模型,研究不同锁紧齿数对载荷传递路径的影响及不同路径应力分布。研究结果表明,2齿形的锁紧块结构更适合油管悬挂器的锁紧机构。     

直动推杆式直线减速器的三维有限元分析

为了进一步完善直动推杆式直线减速器的设计计算理论，文章在对此减速器受力及二维有限元分析基础上，进行了三维有限元分析，以该直线减速器的关键构件——稀、密齿条为研究对象，应用ANSYS大型有限元分析软件，求出了两齿条的应力分布及变形情况。得到了具有实际意义的结论。     

直动推杆式直线减速器的压力角分析

按活齿架、密齿齿条和稀齿齿条为固定件３种情况,分别讨论了直线减速器的机构压力角并导出了相应的计算公式;提出了推杆相应间距的概念和校核机构压力角的方法。实例计算表明,中提出的方法简便可行。     

钻井牵引机器人摩擦块—井壁接触性能分析

钻井牵引机器人的牵引力主要来源于支撑机构摩擦块与岩石井壁之间的相互作用力, 牵引力与等效摩擦系数是机器人力学特性分析和结构设计的关键。基于此,文章建立了摩擦块与井壁数值仿真模型,分析了摩擦块牙齿轮廓尺寸、数量、正压力、嵌入深度等对当量摩擦系数、牵引力的影响规律。结果表明,正压力和齿前角是影响摩擦块当量摩擦系数的主要参数,也是影响钻井牵引机器人是否能稳定抓靠井壁的主要因素;当摩擦块牙齿齿前角35°、齿后角 60°、齿斜角 30°、嵌入深度2. 5 ~ 3. 0 mm 时,单个摩擦块可提供的轴向牵引力约 30 000 N,则钻井牵引机器人三个摩擦块可提供牵引力约90 000 N。该研究成果可为钻井牵引支撑机构力学特性分析和结构优化设计提供理论依据。     

PDC切削齿破碎干热岩数值模拟

开采干热岩地热资源大多都需要在硬度大、研磨性强、可钻性差、温度高的地层中钻井,PDC钻头的合理布齿是提高破岩效率的关键。为了给干热岩钻井用PDC钻头的设计提供参考,基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为岩石的强度准则,建立了PDC切削齿动态破岩的三维数值仿真模型,研究了60 MPa围压条件下切削深度、温度、后倾角、切削速度对PDC切削齿破岩效率的影响以及影响机理。研究结果表明:①PDC切削齿以0.5 m/s的速度切削岩石,PDC切削齿(后倾角5°～25°)的破岩比功随切削深度的增加而减小,随温度的增加呈现出先增大后减小的趋势,临界温度为200℃;②PDC切削齿以0.5 m/s切削速度切削岩石,PDC齿(切削深度1～3 mm)的破岩比功随后倾角增加呈现出先减小后增大的趋势,最优破岩后倾角为20°;③岩石温度处于20～300℃的范围内,PDC齿以后倾角5°进行破岩,破岩比功随切削速度的增加而增大,任意切削速度下,破岩比功随切削深度的增加而减小。结论认为:在干热岩钻井中,采用浅内锥、大冠顶、长外锥的钻头外形结构,增加冠顶处布齿密度、降低中心处布齿密度、20°后倾角,可以释放岩石围压、均匀切削齿磨损、增加切削深度、降低破岩比功、提高钻井效率。     

自升式钻井平台悬臂梁锁紧装置研究探讨

在某型悬臂梁平台上,其悬臂梁锁紧装置无法将悬臂梁精确锁定于任意位置,无法满足现场生产需要,该研究基于改变这一现状。此文通过对该型悬臂梁锁紧装置的结构和控制系统的原理进行详细分析,发现该系统在设计上还存在着部分隐患。通过针对性研究,作者提出了该系统的优化设计方案和推荐改进建议,并就此进行了分析。结果表明,改进后的锁紧装置,实现了悬臂梁可以精确锁定于任意位置,并解决了该装置不能双向锁定而造成悬臂梁异常移动的重大隐患。     

轴向载荷对牙轮钻头螺纹锁紧环联接性能影响的分析

在新型牙轮钻头上，螺纹锁紧环代替了原来的滚珠。起锁紧牙轮、防止牙轮脱落的作用。文章采用弹塑性接触有限元法，利用ANSYS有限元分析软件，将材料的非线性和状态非线性耦舍求解，同时，考虑了轴向载荷时螺纹锁紧环螺纹联接性能的影响，通过分析计算得出了各螺纹牙面的接触压力、轴向位移和Von Mises应力的分布情况，为螺纹锁紧环的设计提供了理论依据。     

高压齿啮式快开盖密封装置的强度试验研究

为揭示高压齿啮式快开盖密封装置的受力特性和应力分布规律， 建立合理的工程设计方法， 设计了一台带平顶盖齿啮式快开盖密封装置的试验容器， 在建立了有限元分析模型后， 进行了有限元应力分析和试验研究， 得到了平顶盖齿啮式快开盖密封装置的受力特性和应力分布规律。研究结果表明， 啮合齿各齿的承载并不均匀， 环向应力不均匀系数达１－２４ ～１－４０ ， 在计算齿根部位应力时应考虑这种不均匀性， 但它对法兰静强度的影响很小。     

大型石化装置多层管廊的配管设计

石油化工装置的大型化,使其装置内管廊的设计也日趋复杂：管廊的长度、宽度和管廊上管线的管径大大增长。管廊的结构确定、管廊上大口径管线的排布、长距离高温管线的柔性设计以及管廊顶部平台和梯子的设置成为管廊设计新的难点。笔者以某大型石化装置主管廊的设计为例,从管廊的结构设置、管廊上管道的布置以及管廊上平台的布置等方面对大型石化装置多层管廊的设计进行重点说明。     

页岩诱导性裂缝漏失压力动力学模型

现有的诱导裂缝漏失压力模型只能判断裂缝是否开裂,无法分析裂缝开裂后裂缝宽度变化对漏失压力的影响。为此,首先建立了诱导裂缝在有效内压下裂缝宽度变化的计算方法 ;然后结合井底流体稳态扩散方程,在考虑漏失速度系数、裂缝宽度、流体黏度、井眼半径等影响因素的基础上,建立了流体在裂隙中稳态扩散的漏失压力动力学模型;最后以四川盆地焦石坝页岩气田的岩石力学性质及现场监测漏失速度为参数,计算了漏失压力的动态变化情况。结果表明:(1)井筒液柱压力与地层压力作用下的正压差是引发诱导性裂缝漏失的主要原因,现场施工中见漏就堵人为造成裂缝扩大的方法不可取;(2)诱导性裂缝漏失压力随时间改变而发生动态变化,裂缝宽度和漏失速度随漏失压力增加而增大;(3)存在着发生严重漏失的裂缝宽度临界值,漏失压差保持不变时,裂缝宽度与漏失速度呈幂指数变化关系。结论认为,现场应用效果证明了该模型的可行性,对于页岩诱导裂缝漏失可以采用控制漏失压力的方式来减小裂缝宽度,进而达到控制漏失的效果。