死绳固定器轴上摩擦阻力对指重表精度的影响

通过建立指重表死绳固定器的力学模型，分析计算死绳固定器在垂直安装和水平安装方式下传感器的受力及误差，得出：死绳固定器轴上摩擦阻力对指重表的精度影响很小，可以忽略；轴上的摩擦阻力属于仪器系统内部因素，不会造成指重表读数错误。     

死绳固定器安装方式对提重表读数的影响

在钻机提升过程中,刹车前后指重表读数存在差值,而死绳固定器的安装方式直接影响这一差值,若通过指重表的读数来确定是否刹车。将存在事故隐患,为此,通过建立死绳固定器的力学模型,分析计算了其水平安装和垂直安装时指重表传感器所受的拉力。死绳固定器水平安装时传感器的拉力小于垂直安装时的拉力,大钩实际载荷与指重表读数的差值在其水平安装时亦较小,因此建议死绳固定器采用水平安装方式,并保持绳轮轴孔润滑良好。     

JZ系列指重表在南阳二机石油装备（集团）有限公司开发成功

近日，南阳二机石油装备（集团）有限公司研制的JZ系列指重表（死绳固定器），正式取得了中华人民共和国制造计量器具许可证。从即日起可投入批量生产，从而打破了国内独家生产局面，成为国内第二家JZ系列指重表（死绳固定器）正规生产厂家，同时也是国内唯一一家能够提供符合API 8c《钻井和采油提升设备规范》要求的死绳固定器的生产厂家。这标志着该集团公司在死绳固定器的研制开发上已处于国内领先地位。     

JZ系列指重表开发成功

近日，南阳二机石油装备（集团）有限公司研制的JZ系列指重表（死绳固定器），正式取得了中华人民共和国制造计量器具许可证，从即日起可投入批量生产，从而打破了国内独家生产局面，成为国内第2家JZ系列指重表（死绳固定器）正规生产厂，同时也是国内唯一一家能够提供符合API8c《钻井和采油提升设备规范》要求的死绳固定器生产厂，标志着该集团公司在死绳固定器的研制开发上处于国内领先地位。     

修井机用双快绳绞车提升系统

针对我国修井机单快绳绞车提升系统在低载荷和空钩载起下时速度过低的问题,设计了一种双快绳绞车提升系统。该系统将绞车滚筒上的钢丝绳卡槽由现在的1个增加到2个,当用于高速提升时,将钢丝绳的2个端头(快绳和死绳)分别固定在滚筒上的2个卡槽内,成为双快绳绞车提升系统,从而使提升系统的速度变化范围扩大到0~3m/s。如卸下其中1个固定在滚筒卡槽内的钢丝绳端头,将其连在死绳固定器上,就成为单快绳提升系统,用于处理井下事故,使用效果很好。     

П型井架背部斜杆布置方案的探讨

讨论П型井架背扇斜撑杆结构和死绳固定器设置的优化设计中认为,菱形((?))、V形和大斜杆形(Z)结构的П型井架,其主杆件的综合受力和力学状态(指强度、刚度、受力均匀度)以Z形为优,其经济性也以Z形为优;从提高结构的承载能力,减小结构受力不均匀度出发,把死绳固定器设置在井架底座上是最适宜的。     

海洋修井机提升系统问题原因分析及优化措施

某海洋修井机提升系统钢丝绳在一次振击作业时发生断裂，更换新钻井钢丝绳后，在作业后进行滑移钢丝绳更换作业检查时，再次发现钢丝绳出现多处不同位置、不同程度的变形情况。经对同规格、同类型天车海洋修井机进行提升系统检查，发现同样存在钢丝绳变形问题。针对钢丝绳断裂、变形情况频现的状况，对天车滑轮系统、井架结构、死绳固定器等进行了全面检查，分析出导致钢丝绳出现问题的本质原因，优化了天车滑轮系统的设计，并对天车滑轮系统进行了现场改制。改制后天车滑轮系统未再出现过钢丝绳断裂、变形等问题，改进效果良好，消除了海洋修井机提升系统设计不足，提高了提升系统作业安全性能。     

绳轮材料对石油用钢丝绳接触应力的影响

通过对钢丝绳与绳轮接触应力的分析,认为采用低弹性模量的复合材料制造绳轮,可达到降低钢丝绳与绳轮的接触应力,从而提高钢丝绳使用寿命之目的。     

基于遗传算法的无绷绳修井机钢丝绳与井架夹角优化设计

定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角,对无绷绳修井机井架的应力和变形影响很大,为了降低井架的应力和变形,用遗传算法优化了无绷绳修井机定绳与井架的夹角、快绳与井架的夹角.基于ANSYS分析了优化前后两种方案无绷绳修井机井架的应力和变形,分析结果表明,优化后的方案井架的应力和井架上天车位移减小了,优化设计方案明显改善了无绷绳修井机的结构参数.     

钻机快绳通过天车快绳轮极限偏角研究

在深井、超深井钻井作业过程中,由于钢丝绳在滚筒缠绕过程中发生夹绳、乱绳事故,导致施工作业不能继续进行的情况时有发生。现场实践及理论研究表明,快绳进出天车快绳轮偏角过大是造成该现象的主要原因之一。通过研究钢丝绳在天车快绳轮缠绕机理,建立快绳通过天车快绳轮极限偏角模型,并利用Matlab编制计算机程序,针对ZJ70D钻机进行计算求解。结果表明,天车快绳轮直径增加,极限偏角减小;天车轮辐宽度增加,极限偏转角逐渐增加;钢丝绳直径减小,极限偏角增加;天车轮偏转角减小,快绳通过天车轮极限偏角减小。     

套管液压式φ106mm密封加固系统研究与应用

针对套管液压式10 0mm密封加固系统在实际应用中的缺点 ,对密封加固器材料进行了优选和结构优化设计 ,包括加固管的设计和金属锚材料的选择与结构设计 ,以及锥体材料的选择与结构设计 ,同时对密封加固系统加固后的悬挂力、密封性都有很大影响的丢手总成也进行了研制 ,使密封加固器承压达 30MPa以上 ,悬挂力达到 5 0 0kN以上 ,加固后通径为 10 6mm ,可下入 10 0mm小直径分层管柱 ,为提高小直径分采分注管柱寿命创造了条件。     

海底尾水排放用X65MO超厚壁螺旋埋弧焊管的开发

为开发适用于尾水排放并满足海底运行条件的螺旋埋弧焊管,通过化学分析、显微组织分析和力学性能试验等方法,开发出一种低C及Mn-Cr-Mo-Nb系合金体系、多边形铁素体+粒状贝氏体+少量珠光体组织特征的X65MO材质、25.4 mm超厚壁热轧卷板。同时,通过径厚比、板宽、成型角对成型质量的影响规律和焊接线能量对焊缝质量的影响规律进行分析研究,确定出小径厚比、超厚壁Φ1 219 mm×25.4 mm钢管的成型参数和焊接参数,获得了低残余应力和高焊接质量的钢管,并且对试制的螺旋埋弧焊管的理化性能进行了检测。结果显示,钢管母材屈服强度为475～560 MPa,抗拉强度为570～635 MPa,焊缝抗拉强度为590～690 MPa;-10 ℃下的母材、焊缝和热影响区夏比冲击功平均值分别达到427 J、207 J和215 J,0 ℃下DWTT剪切面积平均值为98%;母材、焊缝和热影响区硬度最大值为241HV10。研究表明,试制的海底尾水排放用X65MO钢级Φ1 219 mm×25.4 mm超厚壁螺旋埋弧焊管具有良好的力学性能,可满足API SPEC 5L（46版）标准和工程技术条件要求。     

过火后大型原油储罐的强度评定

根据大型原油储罐在水压试验条件下的应力和变形的有限元分析,确定了大型原油储罐的关键部位。对其关键部位材料采用热处理的方式模拟火灾过程,得到过火后大型储罐材料的力学性能和过火温度之间的对应关系。对过火后的大型储罐进行强度评定的结果表明,过火后的大型原油储罐符合强度要求。     

基于应变设计的L485海洋管材开发

为了满足海底管道用高应变钢管的需求,采用基于应变设计方法进行了L485海洋管材的开发。采用低C、 Nb、 Ti微合金化成分设计和多边形铁素体+贝氏体的双相组织设计,开发出屈强比≤0.80、均匀延伸率≥12.0%、-20℃下平均冲击功>400 J的31.8mm厚壁L485钢板,并采用此钢板进行了Φ559 mm×31.8 mm规格L485钢管的试制。对试制出的钢管进行了力学性能测试,测试结果显示,钢管的纵向屈服强度为485～585 MPa,抗拉强度为570～700 MPa,屈强比≤0.85,总伸长率≥25%,均匀延伸率≥7%。试制结果表明,钢管的强度、塑性、韧性等均已达到高应变海洋管研制目标要求。同时,针对存在的屈服强度和应变硬化指数偏下限、热影响区软化等问题,需要从钢板成分及性能、钢管成型及焊接工艺等方面进一步优化设计。     

旋转喷头射流工具水力参数优化及结构参数优选

旋转喷头射流工具能产生高速射流，并且在射流反冲力作用下推动喷头旋转，形成复杂的旋转射流，可实现油管和套管高效清洗。以7 000 m井深条件下?73 mm油管为例，设计了与?44.5 mm连续管配套的?54 mm系列旋转喷头射流工具，开展了旋转喷头射流工具水力参数优化，并利用计算流体力学方法对工具结构参数进行优选。研究表明:当排量为270 L/min时旋转喷头射流工具的射流速度约为170 m/s，系统总压耗约为42 MPa，可以满足清洗要求；随着侧向喷嘴偏移半径增加，侧向喷嘴产生的反冲击力矩近似线性增加，其对壁面冲击压力先降低后升高；随着倾斜角度的增加，倾斜喷嘴对油管内壁冲击压力增加；转速在60~360 r/min内，倾斜喷嘴对壁面冲击压力变化不大；最优的结构参数组合为侧向喷嘴偏移半径12 mm、倾斜喷嘴倾斜角度75°、前倾喷嘴角度15°。该研究可为旋转喷头射流工具现场施工和参数优化提供指导。     

水下套管挂和密封总成下放工具设计

套管挂和密封总成下放工具是重要的水下井口头系统作业工具,在对比分析国外技术的基础上,以安全、高效、低作业成本为目标,运用模块化设计方法划分下放工具的功能结构单元,完成工具的详细设计。对工具中心轴连接螺纹强度进行研究,并分析了齿根圆角半径对接触应力的影响。结果表明:最大等效应力836.599MPa出现在第1齿螺纹齿根的下侧,随着螺纹齿根部圆角半径增大,螺纹齿接触应力逐渐减小。     

三元复合驱分质注入工具的结构优化

三元复合驱分质注入工具的结构参数较多，多因素多水平的问题往往会造成结构参数难以确定。通过数值模拟和正交实验设计相结合的方法，分析了5 因素4 水平、共计16 组的分质注入工具结构对平均应变速率和压力损失的影响；并利用极差和方差分析方法对影响结果进行了分析，确定出了最优分质注入工具结构参数，即扩散角尺寸1 mm、扩散角45°、圆柱段直径?4 mm、圆柱段长度2 mm、收缩段半径?10 mm。该优化研究为工具结构优化设计提供了技术指导。     

基于正交试验的压缩式封隔器胶筒的结构参数优化

主要用于封隔油管与套管环形空间的封隔器胶筒在现场使用中常常出现密封失效和撕裂失效等问题。为了解决上述突出问题,基于虚功原理、Von Mises屈服原则及接触非线性理论,建立了压缩式封隔器胶筒工作中的三维有限元计算模型,采用正交优化方法,对胶筒的关键结构参数长度、厚度和倒角尺寸进行了优化,获得了胶筒关键结构参数的最优组合方案,并对优化前后封隔器胶筒的力学性能进行了对比分析。研究结果表明：①对胶筒密封性能影响由大到小的因素排序为：厚度、倒角尺寸、长度;②胶筒关键结构参数的最优组合应为长度80 mm、厚度20 mm、倒角尺寸10 mm;③较之于优化前,优化后的胶筒与套管间的最大接触应力平均提高70.44%、胶筒最大Mises应力平均降低15.72%、胶筒的压缩距平均降低37.82%;④在相同坐封载荷作用下,优化后的胶筒增大了胶筒与套管间的接触应力、降低了胶筒自身的Mises应力。结论认为,经过参数优化后的封隔器胶筒能够更好地满足现场使用中的密封性能和寿命要求。     

往复式压缩机曲轴强度影响因素研究

过渡圆角形式和半径、润滑油道直径以及连杆轴颈的长度等是影响曲轴强度的重要因素。结合正交试验设计,运用三维建模技术建立16组不同影响因素组合下的往复式压缩机曲轴模型,按照有限宽度轴径油膜压力分布规律对其施加载荷,经求解分析,得出各因素与曲轴强度的关系。针对由曲轴结构复杂而导致在过渡圆角处出现的应力奇异现象,提出外插值的方法进行评估。结果表明,除连杆轴颈的长度对曲轴的强度影响不大外,过渡圆角的形式以及半径大小均有不同程度的影响,其中内圆角的应力值远大于外圆角。研究往复式压缩机曲轴强度的影响因素,对曲轴设计时部分尺寸的选用以及强度校核有一定指导作用。