定向井杆管接触状态的有限元仿真模型

将定向井抽油杆柱离散为空间梁单元,通过在所有节点构造双向弹簧元模拟抽油杆柱与油管的接触状态,考虑双向弹簧元弹簧刚度系数对单元刚度矩阵与总刚度矩阵的影响,建立了抽油杆柱与油管接触状态的有限元仿真分析模型。仿真结果表明,弹簧元能够准确模拟杆管接触状态,确定杆柱与油管内壁接触状态、杆管接触压力以及扶正器与油管接触压力;抽油杆柱与油管柱接触受实际井眼轨道的影响,井眼造斜段、局部狗腿度较大的井段,杆管接触压力较大;在定向井抽油杆柱安装扶正器可以明显减小或消除杆体与油管的接触压力以及接箍与油管的接触压力。     

煤层气欠平衡钻井旋转控制头胶芯密封特性分析

旋转控制头胶芯的密封性能是影响煤层气欠平衡钻井施工效果的重要因素。根据煤层气钻井工况,对井口偏心工况、起钻和钻进工况下,旋转控制头胶芯和钻具间的接触压力进行了有限元模拟研究,并分析了胶芯不同结构参数对胶芯密封性能的影响,为煤层气钻井低压密封胶芯的优化设计和研制提供了依据。结果表明:胶芯与钻具间的接触压力随偏心距的增大而增大,且靠近偏心侧的接触压力较大;钻进工况下,钻具本体和接头部分的接触压力都明显小于起钻工况;接触压力随外锥角的减小而增大,随内锥角的减小而减小,但变化量较小;摩擦力随主密封段长度的增加呈线性增加,钻杆接头部分明显大于本体。现场应用实践验证了分析结果的正确性。     

对置活塞钻井泵机构原理及运动学分析

合理降低钻井泵冲次可以提高钻井泵内活塞、活塞皮碗、缸套、泵阀等易损件的工作寿命,提高钻井泵可靠性,从而缩减钻井泵停车检修时间,提升钻井泵作业效率。提出了一种对置活塞结构泵,介绍了其结构及工作原理。与传统活塞钻井泵相比,在相同钻进作业流量需求场合,对置活塞泵冲次可以大大降低,理论上可减小50%;通过动力学分析软件的运动学仿真分析得出,对置活塞泵活塞速度幅值变化量减小50%,速度曲线波动程度减弱;加速度幅值变化量减小75%,加速度曲线波动程度减弱。在相同流量需求场合,对置活塞泵冲次更低,运转更加平稳。     

基于ADAMS的实时调节配水器动态仿真

为实现中、高渗透油藏大压差分注井注水量的合理调配与稳定调节,采用弹簧-活塞系统的动态节流调压原理设计了大压差实时调节配水器。通过建立相应的力学模型,将活塞左腔压力的Simulink水力学仿真结果导入ADAMS进行动态仿真,开展了配水器的起调压差、调节阀行程及稳定调节时间等调节特性研究,并对影响调节特性的压力波形式、弹簧刚度及活塞截面积等主要因素进行了调参优化。仿真结果表明,实时调节配水器弹簧刚度越大,系统达到稳定的时间越短,不同弹簧刚度下,活塞位移随刚度增加而减小,不同活塞右端截面积下,活塞位移随截面积减小而减小。研究结果可对大压差实时调节配水机构的系列化设计起到较好的指导作用。     

中国专利文摘

<正> Int.Cl.~4 F04B 15/02 公告号 GG 87 2 04919 实用新型名称 钻井泥浆泵高寿命活塞 设计人 焦时泉等6人(西南石油学院机械系) 一种高寿命的钻井泥浆泵活塞,这种活塞提供了恰当的唇部过盈量,并改变了活塞的根部设计,使活塞的根部起到定位、扶正作用,可防止活塞在运动过程中的偏磨,从而避免了活塞心与缸套直接接触,提高了活塞和缸套的使用寿命。活塞根部上还设计有两道燕尾槽,一道为防污积屑     

活塞、活塞环的摩擦以及润滑油粘度对燃料经济性的影响

论述了活塞、活塞环的摩擦以及润滑油粘度对燃料经济性的影响。研究表明缸套的润滑主要是流体动力润滑，在点火上死点时活塞环和缸套之间局部的接触而发生混合润滑。通过降低润滑油的粘度和添加减摩剂可以实现改善燃料经济性，本文提出的观点希望对了解活塞、活塞环的摩擦和通过润滑油的作用减小发动机摩擦有所帮助。     

冷却方式对泥浆泵活塞工作温度的影响

活塞是泥浆泵的主要易损件。它的失效主要与活塞的工作温度、活塞与缸套之间的摩擦力等因素有关。通过在不同泵压、不同冲次、不同冷却条件下,对活塞与缸套之间的摩擦力和活塞表面工作温度的实验研究,得出了冷却缸套可明显降低活塞表面温度等结论。     

水力保护式钻井泵活塞现场试验评析

采用活塞试验装置对水力保护式活塞与几种国产普通活塞在钻井现场作了对比试验，在相同工况下测试了泵缸工作温度、活塞使用寿命、钻井波含砂量等参数。对试验数据和活塞破坏形式的综合分析表明，利用液体冲洗缸壁，阻止磨硕性颗粒进入摩擦副，从而提高活塞和缸套寿命的水力保护原理是可行的；水力保护式活塞具有寿命长、活塞一缸套摩擦副冷却效果好、泵的机械效率高及对钻井液含砂量不敏感等优点。同时也证明采用大直径球面活塞心来减小活塞心与缸套间的间隙可有效地防止活塞的偏磨，提高抗啃伤寿命。     

节流口/节流杆排量信号控制机构分析与研究

节流口与节流杆机构是井下控制机构中的典型机构,既可作为主轴执行机构的前驱机构,为其提供动力,还可根据节流压降的变化监测其运动形成,达到遥控目的。介绍了节流口与节流杆机构的结构、工作原理、设计参数和设计要求,分析了节流活塞、节流口机构以及节流口+节流杆机构的工作特性。分析结果表明,若要提高节流口机构控制系统的稳定性,应增大阻尼系数或减小弹簧刚度和活塞机构质量,若要提高其快速性,应增大弹簧刚度或减小活塞机构质量;若要提高节流杆机构控制系统的稳定性,则应减小弹簧刚度和活塞机构质量,增大节流杆与孔间缝隙、孔直径等,若要提高其快速性,则应增大弹簧刚度和减小活塞机构质量,减小节流杆与孔间缝隙、孔直径。为保证上述2系统具有良好的稳定性和快速性,应调节各参数,找到二者的平衡点。     

发动机活塞——缸套磨损过程声发射机理研究

研究了发动机活塞--缸套磨损过程声发射现象产生的机理，介绍了发动机活塞--缸套磨损故障声发射诊断机理的试验研究结果。建立了在正常磨损状况下声发射表征参数与发动机转速、活塞--缸套间隙、气体爆发压力等特征参数之间的关系模型。通过对发动机活塞--缸套磨损过程的实验研究，证实了模型的正确性。     

顶置湿式缸套的支撑方式优化设计及分析

本文以采用顶置湿式气缸套的柴油机为研究对象,对气缸套支撑方式进行改进设计,优化机体水套的结构、改善气缸套顶部冷却效果,并通过计算机辅助工程（CAE）分析研究机体水套的水流场、气缸套的温度场、热变形,分析结果表明,采用该优化设计方案,气缸套冷热变形稳定,对改善气缸套与活塞的冷却效果明显.     

地质勘探用隔离泥砂的囊式钻井泵

地质勘探用的高压钻井泵多为往复式活塞泵 ,钻井液直接进入缸套 ,其中的泥砂对缸套和活塞的磨粒磨损相当严重。针对这种状况 ,开发了地质勘探用隔离泥砂的囊式钻井泵 ,它采用一种改进的泥砂不进入活塞和缸套的结构 ,即在缸头位置安装塑胶隔砂囊 ,隔离泥砂 ,隔砂囊内充满机油或液压油 ,使活塞和缸套处于全润滑状态 ,高压密封性改善 ,不会被钻井液中的砂粒损伤 ,不必频繁更换缸套和活塞 ,使用寿命增加几十倍 ,甚至百倍以上 ;动力机组功率显著降低 ,试验和应用中动力节省 40 %～ 5 5 %。     

生物柴油发动机磨损特性实验研究

分别以生物柴油和0号柴油为燃料进行发动机台架试验,对台架试验前后发动机主要摩擦副的磨损特性进行研究。结果表明,台架试验后两者的缸套、活塞、活塞环、连杆、连杆轴瓦、凸轮轴、喷油泵等部件的磨损量均未超过极限值,但生物柴油发动机主要部件的磨损程度略小于0号柴油发动机。活塞环和缸套的扫描电镜分析结果进一步说明,与0号柴油相比,生物柴油由于自身黏度高,且具有一定的润滑性能,使得其更容易在汽缸内壁形成一层油膜,从而达到抗磨减摩作用。     

钻井泵橡胶活塞摩擦及温度特性的研究

本文作者用流体动力润滑理论逆解法对钻井泵橡胶活塞的摩擦特性进行了理论研究,用有限单元法计算了活塞的稳态温度场,并在现场实际工况下实测了三缸单作用泵3NB-80活塞的摩擦力及温度场.理论及试验研究结果均表明:活塞在工作中处于混合润滑状态,泥浆中的特细颗粒能够进入活塞与缸套的接触表面,形成磨砺性磨损.活塞和缸套相对运动过程中所消耗的摩擦功不仅使泵的机械效率明显降低,而且也使活塞的温升达到可观的数值.     

基于AMESim的深水连接器驱动环液压缸同步仿真

深水垂直套筒式连接器工作过程中最重要的环节是卡爪合拢锁紧密封件,而为了给密封件提供均匀分布的预紧力,3驱动环液压缸的同步运动尤显重要。为此,应用AMESim软件建立了3驱动环液压系统仿真模型,对深水垂直套筒式连接器驱动环3个液压缸进行同步仿真分析。分析结果表明,不同负载对系统同步有很明显的影响,且随着偏载差值的增大,系统同步误差增大,压力损失增大;分流集流阀对液压缸同步有明显的改善作用,消除了系统活塞杆的不稳定运动,控制了系统的流量及活塞杆的运动同步性,改善了系统的动态性能,有利于深水垂直套筒式连接器功能的实现。     

钻井泥浆泵活塞尼龙环护根机理研究

本文应用弹性理论、有限变形理论和流体密封理论对钻井泥浆泵活塞及尼龙环进行了实验研究。分别用电测法、光弹性法和平衡压力法测定了尼龙环表面径向位移、活塞全域应力状态和活塞表面接触应力分布。同时也对活塞尼龙环的结构和材料性能进行了改进试验。试验结果表明,国内批量生产的三角尼龙环活塞和平尼龙环活塞均具有护根作用;适当地放大尼龙环与缸套之间的间隙,严格控制尺寸公差,对减小活塞表面接触应力是有益的;对尼龙环材料(Mc尼龙)可进行热处理改性。为活塞及护根环的设计提供了依据。     

进口PCT氮气泵的改进

针对PCT氮气泵存在氮气浪费大、充氮压力低、小缸套易磨损等问题,对其进行了以下几方面的改进:(1)对原泵的充氮管线进行了改进,高压氮气直接与泵的输入单流阀连接,拆去减压阀,用压缩空气做动力源;(2)改变小缸套、小活塞的直径,提高氮气泵的压缩比;(3)在原泵的外部增加进气平衡管线。现场应用表明,改进后氮气泵氮气的利用率大大提高,改善了小活塞的润滑条件,延长了其使用寿命,最高充氮压力可达45MPa,泵使用时性能稳定、可靠。     

分层注水井暂堵活塞装置

针对采用Y341封隔器分层注水作业传统工艺投捞水嘴成功率低的问题，设计研制了分层注水井用的暂堵活塞装置。装置由钢套、水嘴、弹簧、定位销和活塞等组成。暂堵活塞装置与Y341封隔器和偏心配水器配套进行分注作业时，可保证封隔器完全坐封，满足管柱试压要求，合格后不再打捞堵塞器而直接注水。工艺过程简单，劳动强度低。经现场地面及井下试验，成功率为100％。     

运动副配合间隙对射流式液动锤性能的影响

在活塞杆外径尺寸和缸体内径尺寸确定的情况下,通过更换不同尺寸的缸盖和活塞,观测了射流式液动锤运动副配合间隙变化对其性能影响的规律。观测研究结果表明:(1)当活塞与内缸配合间隙为常规设计值时,随着活塞杆与缸盖配合间隙的加大,在一定范围内冲击频率降低较平缓,超过一定范围后冲击频率随配合间隙的加大而迅速降低;(2)当活塞杆与缸盖配合间隙为常规设计值时,随着活塞与内缸配合间隙的加大,冲击频率几乎成线性迅速降低;(3)输入流量的增加不能改变配合间隙对冲击频率影响的趋势;(4)在数值相同的情况下,活塞与内缸配合间隙对冲击频率的影响比活塞杆与缸盖配合间隙的影响更为显著。     

F—2200HL钻井泵易损件可靠性试验研究

针对F—2200HL钻井泵在油田工业性试验中暴露出易损件使用寿命不稳定的问题,为进一步改进设计,对该型钻井泵进行了1309h的厂内模拟油田工况台架运转试验,主要是对泵柱塞盘根、活塞缸套、阀总成、密封件等进行多方案的可靠性试验。结果表明,研制的缸套活塞结构可以用于52MPa以上工作压力的往复泵;双金属缸套活塞组成的密封副是最佳密封结构,陶瓷缸套耐磨性很好,但其组成的密封副结构并非最佳密封结构;泵阀胶皮损坏导致阀体、阀座刺漏是泵阀总成失效的主要形式,提高阀胶皮质量是延长泵阀使用寿命的关键。