水平井防托压工具安全性评价与试验

摩阻问题是井下复杂事故的最直接原因,如何降低水平井摩阻是减少水平井事故、提高机械钻速和目的层中靶率的关键。设计了防托压工具,该工具可以降低水平井段摩擦阻力,提高机械钻速,能够解决井下卡钻、钻井进尺小的问题。现场试验表明:设计的防托压工具工作参数满足要求,可以产生预期效果,使用该工具能够降低水平井段摩擦阻力,提高水平井延伸钻进能力,并且不会对钻头或其他钻具连接螺纹造成破坏。     

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。     

五级双行程水力加压器设计与力学分析

水力加压器通过节流作用将泥浆动力转化为轴向推力,可以减少因钻柱耦合振动及钻头与岩石互作用引起的钻压波动,从而给钻头施加较为恒定的钻压,延长钻头寿命,减少钻具疲劳失效,提高钻井效率。为了给中深井提供足够大的钻压及提高入井后的钻压调节能力,设计了适用于φ215.9 mm井眼的φ172 mm规格的五级双行程水力加压器。水力加压器工作时,通过主活塞杆和主缸体的花键副传递钻压和扭矩。花键副的载荷环境较为恶劣,应用有限元软件完成了压扭载荷作用下主活塞杆和主缸体的接触应力分析,得出主活塞杆和主缸体的静安全系数4,其结构安全性可以满足使用要求。     

基于ARM Cortex-M3的停车场停车计费系统设计

以ARM Cortex-M3作为控制芯片,设计了一个停车场停车计费系统。采用LCD显示模块显示车辆停车信息,串口模块录入车辆ID信息,按键、蜂鸣器、LED显示模块控制并显示车辆进出场信息。整个系统采用模块化设计,电路结构简单,可靠性高,测试结果满足功能要求。     

旋冲载荷下传动轴组合密封沟槽敏感参数研究

随着勘探深度的增加,地层压力升高和岩石硬度增加,螺杆钻具经常发生横向涡动、纵向跳动、扭向振动及黏滑现象,限制了冲击螺杆钻具的推广应用。为研究高温、高转速和往复运动耦合作用下传动轴总成密封特性及参数敏感性具,对比相同工况下星形圈、O形圈和组合圈密封特性,得到不同密封圈在静密封、动密封状态下接触压力分布,根据主密封面接触压力判定方法得到最佳密封圈结构。根据该结构研究沟槽敏感参数,并讨论沟槽形状、位置、数目和宽度等对组合圈密封特性的影响。结果表明:组合圈密封效果远远优于O形圈及星形圈;沟槽形状采用等腰三角形、沟槽数目为3时密封性能最优,沟槽位置于中间最合理;静、动密封状态下,主密封面接触压力随沟槽宽度增大而增大,而静密封状态下次接触面接触压力及O形圈应力几乎不变。     

碳钢–橡胶硫化黏接拉伸力学行为与黏接失效机理

目的 研究碳钢-橡胶黏接结构件的拉伸力学行为和黏接失效机理,同时获得黏接工艺参数对碳钢-橡胶黏接界面质量的影响规律。方法 引入内聚力模型来描述黏接界面的黏接失效过程,通过黏接结构件界面力学性能实验拟合,获得内聚力参数,建立碳钢-橡胶黏接三维拉伸数值模型,从拉伸应力、剥离应力、损伤因子和刚度弱化的角度分析碳钢-橡胶在拉伸载荷作用下的黏接失效行为,研究刚度、初始损伤强度和断裂能对碳钢-橡胶黏接界面力学性能的影响规律。结果 在实验得到的内聚力参数下,碳钢-橡胶黏接界面中部最大拉伸应力比边缘增大了0.42 MPa,黏接界面边缘的最大剥离应力比最大拉伸应力增大了0.77 MPa。在拉伸位移为1.35 mm时,黏接界面中部最先进入损伤演化。当拉伸位移增至1.8 mm时,黏接界面边缘进入损伤演化,黏接界面中部完全失效,刚度的减小使得黏接界面的抗拉伸能力增强,刚度越小黏接界面的抗拉伸能力增强效果越明显。初始损伤强度小于3.42 MPa,黏接界面损伤演化速度明显较慢,在较大拉伸位移下才会发生黏接失效。不同断裂能的黏接界面进入损伤演化时的拉伸位移一致,断裂能越大的黏接界面损伤演化至完全失效的速度越慢。结论...     

基于单向解耦法的等壁厚螺杆泵橡胶衬套热滞后研究

稠油开采中使用最广的普通丁腈橡胶的螺杆泵容易发生定子衬套的烧心穿孔失效,昂贵的氢化丁腈橡胶耐高温却没有确切的使用深度和截面参数选择依据.为解决以上问题,首先基于普通丁腈橡胶和氢化丁腈橡胶热老化和拉伸试验拟合了橡胶超弹性本构模型,然后使用单向解耦法分解滞后生热过程建立了一种新型有限元模型,最后使用研究了工作井深、过盈量和...     

螺杆钻具双等壁厚金属定子外高压成形方法研究

为了解决页岩气开采用螺杆钻具双等壁厚定子内螺旋曲面难加工的问题,建立双等壁厚定子的外高压成形数值模拟模型,研究管坯几何尺寸、液压力大小和回弹对定子成形质量的影响规律,通过实验和三维测量验证了数值模拟模型的准确性。结果表明：管坯几何尺寸与壁厚、等效塑性应变、位移、残余应力和间隙值成正比;成形液压力达到150 MPa及以上对等效塑性应变、壁厚几乎没有影响;定子胀型区域的回弹量大于过渡区域和接触区域;当成形液压力为210 MPa,管坯内径为88 mm,定子成形质量最优。     

热机耦合作用下冲击螺杆钻具传动轴密封性能分析*

针对高温、三维复合运动(往复+旋转)耦合作用下冲击螺杆钻具传动轴总成密封失效问题,设计氢化丁腈橡胶热老化试验,基于热老化试验数据建立热老化效应冲击螺杆钻具传动轴总成O形密封圈三维有限元模型,采用有限元方法研究流体压力、温度、摩擦因数和往复速度对传动轴总成O形密封圈静密封及动密封性能的影响。结果表明:静密封状态下高应力区位于O形密封圈右侧,高接触压力区位于O形密封圈内接触面、外接触面和侧面,最大von Mises应力和最大接触压力随着流体压力和温度的增大而增大,最大接触压力整体上随着摩擦因数的增大而减小;动密封状态下最大von Mises应力和最大接触压力在往复速度为0.4 m/s和摩擦因数为0.25出现异常规律,最大von Mises应力和最大接触压力随着流体压力和温度的增大而增大。由此建议密封圈在静密封和动密封状态,在往复速度小于0.4 m/s和较小摩擦因数下运行。     

空气螺杆钻具定转子啮合动力学仿真分析

为研究空气螺杆钻具结构参数与其工作效率及使用寿命的关系,建立了空气螺杆钻具一个导程的非线性动力学模型。采用橡胶Mooney-Rivlin双参数模型,考虑橡胶衬套材料非线性、内压及转子惯性对橡胶衬套的作用,对空气螺杆钻具进行了动力学仿真。研究了过盈量、偏心距变化对空气螺杆钻具定子衬套应力应变和摩擦阻力矩的影响。结果表明,过盈量和偏心距的变化对空气螺杆钻具摩擦阻力矩及定子衬套所受应力应变均有影响,而过盈量变化的影响作用更加明显,合理调整过盈量和偏心距可以提高空气螺杆钻具的工作效率和使用寿命。