煤系地层井下泵液流携煤粉运移特性分析

研究煤粉随液流的运移特性是解决煤系地层卡泵问题的关键,基于液流和煤粉两相流动力学分析,建立井下泵液流运动和煤粉随液流运移的数学模型,依据数值求解和仿真分析结果揭示不同抽吸工况下液流携煤粉运移特性。结果表明,井下泵内煤粉随液流运移的速度逐渐减小,阀孔两侧出现涡流现象,大量煤粉运移速度逐渐降低;泵入口液流速度较低时,部分较大颗粒煤粉在阀孔沿径向的下部一侧发生沉降,造成泵腔底部煤粉浓度较大;井下泵柱塞和泵筒间配合余隙内的煤粉浓度从泵入口处沿轴向逐渐降低,且煤粉浓度随泵深井斜角度的增大而迅速提升并在靠近泵筒腔壁处达到最大值。该研究系统分析了井下泵液流携煤粉运移特性,为煤系地层井下防煤粉泵的设计及其排采制度的制定提供了重要依据。     

注水封隔器胶筒三维应力有限元仿真分析

为了研究注水封隔器在工作过程中胶筒接触应力变化规律,以Y341注水封隔器为研究对象,利用管柱力学理论得到注水工况封隔器所受轴向力,运用ABAQUS有限元分析软件建立三维有限元分析模型,采用Yeoh模型得到橡胶模拟参数,对封隔器胶筒进行有限元三维应力仿真分析。分析表明:3个胶筒在坐封过程中整体受力趋势相同,在轴向坐封载荷作用下受力不均,下胶筒受力变形最大且肩部应力集中;随着轴向载荷的增大,肩部所受套管正压力不断上升;在不同轴向力作用下,封隔器胶筒对套管施加的力会有变化,套管受力与轴向拉力成负相关。通过有限元仿真分析技术,得到封隔器胶筒在坐封及注水工况下的力学规律,为封隔器设计及优化提供理论依据。     

套管气密封检测工具的非对称解封研究

以7寸套管气密封检测工具为研究对象,通过分析影响胶筒回弹性能的因素,提出3种方案使气密封检测工具的上胶筒回弹速度快于下胶筒,即增大上胶筒硬度(减小下胶筒硬度),补强上胶筒,在上胶筒中添加尼龙纤维和增大上胶筒与滑套接触面积。研究表明,在维持原胶筒物理性能(弹性模量、泊松比)不变的前提下,改变下胶筒与滑套接触面面积的大小可以实现非对称解封。为有效解决该工具在现场解封过程中存在被顶出套管这一问题提供了思路,减小经济损失的同时,有利于提高气密封检测过程的安全性与稳定性。     

封隔压差与间隙对胶筒的性能影响研究

为探讨封隔压差和封隔间隙对封隔器胶筒封隔性能的影响,应用有限元分析软件,研究不同封隔压差和间隙下胶筒的Von Mises应力分布、胶筒与套管壁间接触应力的分布以及胶筒的变形情况。结果表明：随着封隔压差的增大,胶筒上端部的Von Mises应力值不断增大,胶筒失效的可能性增加,但胶筒与套管壁的接触应力值增大,胶筒的封隔能力增强;随着封隔间隙的增大,胶筒上端Von Mises应力值增大,胶筒剪切失效的可能性增加,且胶筒与套管壁的接触应力减小,胶筒的封隔能力下降。设计出一种蜗形状防突装置,分析其对胶筒封隔性能的影响。结果表明：蜗形保护环能有效地防止胶筒端部突出,且胶筒的应力分布更均匀,胶筒与套管壁间的接触应力值更大,提高了胶筒的封隔能力。     

双梯度钻井套管内压力隔断封隔器胶筒研究

双梯度钻井技术可解决深海油气和浅层水合物开发面临的疏松表层安全钻进和地层漏失压力低等难题。为研究双梯度钻井套管内压力隔断封隔器胶筒的力学性能,利用有限元仿真软件,分析不同摩擦因数、胶筒厚度、工作压力、环空间隙等因素作用下对胶筒变形的影响。采用正交试验对四种因素作用下胶筒的最大Mises应力值与接触压力值进行极差分析。结果表明:摩擦因数为0.3时胶筒与套管间接触压力取得较大值,双梯度钻井封隔器胶筒厚度优选为15 mm;在有效封隔2 MPa工作压力前提下,得出封隔器胶筒随钻柱滑动的最小摩擦力33 845 N;影响胶筒最大Mises应力的主要因素为工作压力与环空间隙,影响胶筒与套管间最大接触压力的主要因素为工作压力与胶筒厚度。     

封隔器胶筒密封性能影响因素分析

利用罚函数法将接触面约束条件引入势能泛函,建立封隔器胶筒有限元方程,采用Newmark法进行数值求解,分析封隔器胶筒几何参数和物理参数对封隔器密封性能的影响。研究结果表明:胶筒与套管间接触压力随胶筒长度的增加而增大,这种增长趋势在胶筒长度达到一定数值后趋于减缓;胶筒与套管间接触压力随胶筒厚的增加而增大,而压缩变形随胶筒厚度增加而逐渐减小;胶筒的材料参数设计要求在满足密封要求的前提下,选择较大的胶筒材料系数。     

井下封隔器胶筒接触力学行为研究

为研究胶筒与套管之间摩擦接触问题,运用MMW-1型立式万能摩擦磨损实验机对胶筒与套管之间摩擦因数进行了测定;以测定数据为依据,基于橡胶材料Mooney-Rivlin模型,采用罚函数与库伦摩擦原理,考虑橡胶大变形非线性,对胶筒与套管摩擦接触问题进行了数值模拟。结果表明:接触面在无润滑剂下的摩擦因数最大,为0.515,油基润滑下最小,为0.122,其余润滑条件下介于0.122~0.515之间;随着摩擦因数的增大,摩擦应力逐渐增大,接触压力逐渐减小,胶筒等效应力先增大后减小,摩擦因数为0.3时,可以得到较好的接触压力;随着轴向载荷的增大,接触压力、摩擦应力及胶筒等效应力逐渐增加;在轴向载荷不变下,胶筒厚度对接触问题影响较大;最后对胶筒的结构进行了优化设计,得到全段圆弧设计为更好的胶筒结构。     

深水测试密闭环空压力变化下的封隔器胶筒性能分析

为探讨深水测试双封隔器由密闭环空压力变化引起的变形与强度问题,建立双封隔器胶筒结构的力学分析模型。根据工作过程中封隔器间密闭环空压力的变化,对胶筒的密封性能进行分析,得到各胶筒的应变量、等效应力以及接触应力的变化情况。分析采用胶筒不同圆形倒角参数时封隔器胶筒与套管的接触特性,研究胶筒倒角参数对封隔器密封性能的影响,得出封隔器的优化结构参数。结果显示：各胶筒的应变量、等效应力以及接触应力均随密闭环空压力的增大而增大,其中下胶筒的增大幅度最明显;各胶筒变形量随着胶筒倒角的增大无明显变化,但等效应力随着胶筒倒角的增大均减小,而随着胶筒倒角的增大上胶筒和中胶筒的接触应力均增大,下胶筒的接触应力先增大后减小。因此,一定程度上增大胶筒倒角有利于提升封隔器的密封性能,倒角半径为0.75 mm时为最优结构。     

无节流自助解封封隔器及工艺管柱研究

为了解决K344封隔器分层压裂技术需要节流压差坐封、施工后胶筒回收不完全,以及Y241封隔器分层压裂技术上提管柱解封困难的问题,研制了一种无节流自助解封封隔器及工艺管柱。研制的无节流自助解封封隔器采用弹簧自助解封机构、割缝中心管和压缩胶筒的结构形式,提高了下入、坐封和解封的稳定性和可靠性,同时由于该封隔器不需要节流压差坐封,提高了压裂施工的成功率;研制的工艺管柱可以实现不动管柱分6层大规模压裂施工。现场试验结果表明,无节流自助解封分层压裂工艺管柱耐温耐压性能良好,下入、坐封和解封性能稳定可靠,结构简单,操作方便,具有良好的应用推广前景。     

梯形隔环和槽形胶筒组合式封隔器密封结构的优化设计

为了提高封隔器的密封性能,设计一种沿径向对称的梯形隔环和槽形胶筒组构成的新型密封结构,运用有限元分析方法模拟封隔器的工作状况,分析梯形隔环结构特性参数对封隔器密封性能影响,获得不同梯形隔环结构参数下封隔器胶筒组与套管壁间接触应力分布规律,并对新型密封结构进行优化。结果表明:新型密封结构选择梯形隔环中心线距离隔环端面距离10 mm、梯形隔环下底高9 mm、梯形隔环上底高8 mm,梯形隔环高度9 mm的特性参数时,其最大接触应力比常规密封结构提高了约84%。新型密封结构的胶筒组与套管壁的接触应力比常规封隔器有显著提高,提高封隔器的密封性能。     

卡盘盘体内腔定位台加工精度的精密测量装置

1.零件的特点 图1为普通卡盘盘体。其内腔凸台和盘丝零件内孔相配合,起定位作用。内腔加工一般是在精密车床上进行,其加工精度高低很大程度上影响着卡盘装配后的夹持精度。该道工序为重点质量控制对象,加工过程中严格保证内腔凸台底部尺寸φ120_(-0.007)~( 0.006),沿高度方向(8mm高)锥度不大于0.008mm。该高精度要求,原机械千分表测量装置存在测量重复定位不准,精度低缺点。操作者稍不慎就易造成废品。为此我们设计了筒形测量装置,介绍如下。     

不同温度下受压封隔器胶筒有限元分析

利用ANSYS软件中超弹性材料Mooney-Rivlin建立胶筒轴对称有限元模型,分析受压胶筒在温度载荷作用下应力和变形沿筒长分布规律。研究结果表明,温度对受压胶筒应力分布具有一定的影响:室温(25℃)时,上胶筒应力沿筒长均匀分布,中间胶筒上下两端应力较小,中部应力较大,下胶筒底端外表面应力最大,为19.693 MPa,内表面应力最小,为3.984 MPa;随着温度升高,中间胶筒应力分布趋于均匀,下胶筒底端外表面应力增大,100℃时该应力最大值为19.716 MPa。胶筒变形随温度载荷升高沿筒长非线性变化,上胶筒顶端变形小,且沿筒长变形非线性增大,中间胶筒变形最大,为9.17 mm,下胶筒受温度影响较小,其变形较小且变化较为平缓。     

双层套管开窗侧钻中钻头力学分析

在双层套管开窗侧钻中,油层套管、水泥环、技术套管和地层岩石的硬度都各不相同,并且钻头在双层套管开窗过程中和导向器、油层套管、水泥环、技术套管、地层岩石的接触面不同。考虑开窗钻头在双层套管开窗侧钻时和油层套管壁、水泥环、技术套管壁及地层岩石的实际接触情况,建立双层套管开窗钻头弯矩数学模型,并结合现场工程实例,利用Matlab软件求解出三种不同工况下钻头弯矩与钻头水平移动距离的关系曲线。进而借鉴金属切削力学理论,研究钻头在开窗侧钻过程中的切削力、切削扭矩,校验开窗钻头的强度,提出了防止双层套管开窗侧钻过程中发生钻头憋卡断裂事故的技术建议。分析计算可为双层套管开窗钻头的设计与施工参数确定提供参考。     

涂胶机液压系统改造

涂胶机是一种新型建材设备 ,用来将密封胶均匀涂于门窗玻璃之间形成一个密闭的空间 ,然后再将这一空间抽成真空 ,从而形成隔热保温层 ,这种设备在我国寒冷的北方用量特别大。目前生产的涂胶机的挤胶过程是用液压系统实现的 ,其工作原理如图 1ａ所示。　　这是一个普通的液压系统 ,其中的蓄能器是在阀中位卸载后起到对液压缸的保压作用 ,而电接点压力表的上下限的设定值ｐ上 与ｐ下 则控制着液压泵的停止与起动。我们原本希望在泵卸载后胶筒内的压力保持恒定 ,以使涂出的胶液均匀美观 ,但事实上随着胶筒内的胶液不断被挤出 ,胶筒内的压力不断…     

摆动式限料器

高效能无切屑下料机是利用固定限料器限制料的长短。此种限料器在下短料即L>L′时,易出现卡料现象,致使生产效率降低。摆动式限料器(如图所示),可解决卡料现象,生产效率达2600件/小时。动作原理曲轴带动上刀片向上时,此时摆动页片因与上刀片固连随之向上。而撑杆不动,其端头相对页片滑至下端,弹簧拉长,迫使固定在页片上的限位块处于定位状态,此瞬间料插入,受到限位块的限制。     

比例电磁铁简介

电磁铁是将输入的电信号转变为力和位移的器件。大功率的液压阀利用电磁铁改变滑阀的位置,从而改变液体通过阀的路径。多年来,液压阀上用的传统电磁铁是通断型的。此种通断型电磁铁通电时,铁芯在两极限位置之间快速吸合;断电时,铁芯在机械弹簧力的作用下复位。因此,由这样的电磁铁驱动的阀是数字式,液流通道不是关闭,就是完全打开。     

基于气动微流控芯片的新型智能痕量灌溉系统动态流量特性研究

提出一种基于气动微流控芯片的新型智能痕量灌溉系统，利用气动微流控芯片片上膜阀作为控水元件,阐述了新型智能痕量灌溉系统和片上膜阀的结构设计和工作原理，建立了新型智能痕量灌溉系统和片上膜阀的物理模型。对单个片上膜阀不同气体驱动压力、不同液流驱动压力下的出口流量，以及片上膜阀不同组合时的动态流量特性进行仿真分析，给出了不同情况下智能痕量灌溉系统出口流量和出口截面流速、压力分布等特性的分析结果。利用PDMS材料和软刻蚀技术对痕量灌溉系统控水元件进行封装，并对其流量特性进行了实验研究。讨论了在液流驱动压力为10 kPa、不同气体驱动压力时和气体驱动压力为0、不同液流驱动压力时，影响痕量灌溉系统流量的几种因素，并对实验现象进行理论分析。     

水平井新型卡封工具的研制

新疆油田开发油藏存在多层叠合、层系内油层发育、油层非均质性强的现象,水平井及大位移井经常出现套管泄漏[3],封隔器解封困难,要求封隔器实现一次下井、不动管柱可重复卡封的功能。常规卡封用封隔器在多层水平井上存在解封作业风险大、不能重复卡封的问题。针对这一问题,开展封隔器坐封解封机构研究,采用稳压方式代替锁紧机构,通过反循环、投球憋压等强制液压解封措施,研制出水平井及大位移井新型卡封工具。试验证明:该卡封工具具有坐封性能稳定、无解封力的优点,同时能够在水平井及大位移井上实现一次下井可重复卡封的功能,克服水平井及大位移井解封困难,降低作业风险及成本。     

基于VisionPro的蒸汽发生器堵板定位抓取系统设计

针对核电站检修时蒸汽发生器堵板操作的去人工化要求,提出采用机器人搭配计算机视觉实现设计方案.设计采用视觉定位堵板上的三维特征,夹爪与堵板进行孔对孔机械配合完成抓取.视觉定位系统硬件模块基于双目结构光进行堵板表面数据点云的快速采集,软件模块基于VisionPro采用C#编程语言进行开发,利用VisionPro中的3D图像...     

双曲柄2K-H轮系大摆角换向装置运动分析

针对游梁式抽油机冲程小、耗能大、运动性能差的缺陷,以及无游梁式抽油机普遍存在的可靠性不高、传动不平稳的问题,提出了一种通过机械特性实现纯机械无切换式换向的长冲程抽油机换向装置设计方案.通过逆平行四边形机构和齿轮并联输入2K-H行星轮系,在并联齿轮特定传动比下实现装置换向.新型换向装置避免了电机和链条换向的可靠性问题以及非圆齿轮换向的振动问题;相对于曲柄摇杆换向,在传动效率上有所提升.对换向装置进行了运动分析,并通过多参数运算仿真对比,分析了各参数对装置运动性能的影响.结果 表明,新型换向装置的下冲程时间相比上冲程较短,有助于提高生产效率;可根据实际工作需求调节机构参数,以适应工况要求,在实际应用时有更高的设计兼容性;可实现高效可靠的换向工作,在塔架抽油机未来发展中有广泛的应用前景.