螺杆钻具定子衬套收缩变形数值仿真方法

针对螺杆定子衬套热成型加工中冷却过程引起的橡胶衬套收缩问题进行研究,分析了影响衬套截面收缩变形的关键因素。在传统的线性收缩模型和自由收缩模型理论的基础上,提出了一种新的定子衬套收缩变形数值仿真方法,建立了能够准确模拟橡胶衬套收缩变形的仿真模型。采用三坐标测量仪获得的实例测量数据对建立的数值模型进行验证,并与传统收缩模型的计算结果进行误差对比分析。结果表明:建立的定子衬套收缩变形仿真模型计算得到的衬套廓线与实测廓线吻合情况较好,其误差大幅降低,具有良好的应用效果。     

螺杆钻具马达定子失效机理及措施分析

随着钻具应用数量的增多,钻具寿命的稳定性也越来越受到广大钻井工程人员的关注,其重要性直接影响钻井的设计及施工进度。螺杆钻具定子失效类型包括机械失效、疲劳失效、热失效、滞后失效、化学失效。通过分析失效原因,提出延长定子寿命的具体措施:①根据钻井参数确定马达的设计参数;②根据实际井况确定马达配合尺寸;③根据马达的实际状况做到与服务的井况相匹配;④采取措施严格控制马达的现场操作;⑤合理选择马达定子橡胶的材料;⑥加强定子橡胶内衬套检测手段,提高修复定子橡胶的质量;⑦重视钻井液中化合物对定子橡胶的影响;⑧树立延长寿命降低成本,实现生产者与应用者双盈的思想。     

等壁厚螺杆钻具定子衬套变形规律研究

研究了静压和压差对等壁厚螺杆钻具定子橡胶衬套变形规律的影响,并与常规螺杆钻具定子衬套做了比较。分析结果表明,静压和压差作用对等壁厚定子衬套变形规律的影响与常规定子衬套相比有很大区别,如等壁厚定子衬套弧底位移最大,弧顶位移最小,与常规定子衬套相反;等壁厚定子衬套变形受内压作用影响比常规定子衬套小,且随着压力增加,等壁厚定子衬套内轮廓线各点法向位移增加较均匀;与常规定子衬套相比,等壁厚定子衬套具有更高的抗压能力和更好的密封性能。因此,采用等壁厚定子衬套可提高螺杆钻具的工作效率和延长其使用寿命。     

螺杆钻具马达定子失效影响因素分析及对策探讨

随着油田开发的不断深入,对钻井工程的进度要求逐渐增大,而钻具是钻井工作中主要设备之一,它的工作效率直接影响到钻井工程的进度和效率。钻井工作中我们常用到钻具螺杆钻具,其中马达定子的失效比较常见,因此,有必要对螺杆钻具马达定子的失效特点和类型进行研究探讨,提出相对应解决对策,延长螺杆钻具的寿命,以期对今后钻井工作有所帮助。     

新型等壁厚螺杆钻具定子结构设计及力学分析

等壁厚螺杆钻具定子以其独特的性能受到国内外专家学者的推崇,但是其细长内螺旋曲面的存在带来了加工上的困难。提出了套装式螺杆钻具马达定子结构设计方案,变定子整体加工为分层加工,降低加工难度。通过有限元法对其在不同过盈量、均匀内压下的力学性能进行分析,获得套装式定子结构的应力分布规律,为套装式等壁厚螺杆钻具定子设计与应用提供理论依据。     

螺杆马达转子铣刀设计

根据螺杆钻具转子加工时与铣刀的相对位置,建立空间螺旋齿面坐标系和铣刀坐标系。经分析推导,得到铣刀刃形曲线方程,代入转子设计参数便可确定转子铣刀的形状和大小。还对设计中遇到的打扣问题和铣刀安装角进行了探讨。     

螺杆钻具定子寿命分析

马达失效通常是由于定子橡胶的失效而造成的,定子寿命取决于转子/定子设计、材料构成、井下温度、钻井液、定子橡胶性能、马达转速、马达压降及井下作业环境等因素。着重论述了定子失效机理和影响定子寿命的因素,应用非线性有限元分析方法对定子橡胶进行热分析和结构分析,并验证了工作条件对定子寿命的影响。     

螺杆马达正常工作状态分析

用螺旋容腔平面分布图说明密封腔的形成、分布和移动情况,并导出随马达输出扭矩而产生的转子倾斜力矩的计算公式。说明马达负载压降对容积效率ηv及定子寿命有较大影响。     

螺杆马达微机CAD/CAM系统

CAD/CAM是设计及制造螺杆马达十分有用的软件系统,能解决螺杆马达在设计和制造上存在的问题。使用设计的CAD可提供所需的参数及数据,有助于提高设计质量和缩短开发螺杆钻具的周期;使用设计的CAM能明显地改善定、转子的加工精度,显著提高螺杆马达的总效率。     

双螺旋槽螺杆马达井下增压器设计

针对井下增压器存在的问题,设计了双螺旋槽螺杆马达井下增压器。该增压器以螺杆马达作为动力源,通过动力转向机构将旋转运动转换成直线往复运动,带动柱塞泵增压,将部分泥浆压力提高到100 MPa,从而提高钻井速度。对动力旋转体、销轴滑动轴套等关键零件进行了强度校核,均安全可靠。     

螺杆-衬套副共轭线型啮合特性研究

采用短幅内摆线作为衬套的线型,根据包络原理,结合螺杆和衬套之间所特有的行星运动,求解出与衬套相互共轭的螺杆的线型。根据螺杆和衬套的共轭线型求解出螺杆和衬套接触点的最大综合曲率及其最大滑动速度,从而对共轭线型的啮合特性进行分析,确定了影响其啮合特性的因素。     

预轮廓定子螺杆钻具性能研究

为了研究预轮廓定子螺杆钻具的性能,进行了整机台架试验、马达压降试验及定子温升试验。结果表明,预轮廓定子螺杆钻具比常规定子螺杆钻具有许多优点,例如,单级承压能力强,相同长度下提供扭矩大,硬特性好,耐温性能高。预轮廓螺杆钻具替代常规螺杆钻具,能为定向井、特别是短半径侧钻井提供强有力的钻井动力。实践表明,要充分发挥预轮廓定子的性能,必须在橡胶设计、注胶工艺及匹配零部件方面做相应的研究。     

阶梯形螺杆衬套副的设计及有限元分析

针对目前空气螺杆钻具的核心部件——螺杆衬套副仍采用液动螺杆钻具的等导程、等横截面结构,在工作过程中会加速衬套橡胶老化,缩短螺杆钻具寿命等问题,设计了阶梯形变容积螺杆衬套副,并进行了算例设计。计算结果表明,螺杆钻具从入口端至出口端等效应力、接触应力逐渐加大;衬套副等效应力、接触应力随着过盈量的增大而增大。螺杆衬套副磨损量随着过盈量的增大而增大,但过盈量越小,密封效果也随之变差,一般取过盈量为0.5 mm。可通过改变衬套副几何尺寸来改变输出特性参数,从而适应不同钻头及不同地质条件的要求。     

LMT—Ⅰ型螺杆钻具马达试验台

为了测试新购置和修复后的螺杆钻具马达密封压差,避免钻具盲目报废和盲目使用,以及为钻具能否使用提供科学依据,研制出LMT—Ⅰ型螺杆钻具马达试验台。试验台主要由主机、水路系统、液压系统、电气控制系统和微机系统构成。介绍了试验台主要部件的结构、技术参数及特点,并对测试过程作了论述。使用表明,试验台设计合理,能满足生产和使用要求,操作方便,性能可靠,能有效地提高钻井效益。     

螺杆钻具液马达试验架的设计

介绍了一种螺钻具液马达试验架的工作原理及实际使用情况,利用该试验台架对螺杆钻具进行出厂检测,可有效节省试验开支,缩短试验时间,提高检测效率。     

螺杆钻具马达线型的替代和修正

针对螺杆钻具马达在设计和制造过程中遇到的转定子理论线型打扣和定子橡胶收缩变形问题 ,以普通内摆线等距线型螺杆钻具马达为例 ,从线型理论上进行了分析和研究 ,在保证马达转子 定子副正确啮合的前提下 ,提出了用变距线替代和修正马达转定子线型的新方法 ,该方法比用圆弧法替代和修正马达线型更科学、更方便 ,对优化螺杆钻具马达设计 ,提高马达制造质量和马达工作效率 ,改善马达工作特性具有重要的指导意义。     

螺杆钻具马达转子不同处理工艺的应用

螺杆钻具马达转子在工作过程中需要耐磨、耐腐蚀。阐述了现行的电镀硬铬、电镀W-Ni基合金、化学Ni-P镀、热喷涂陶瓷涂层的表面处理工艺,叙述了各种工艺的优、缺点,比较了性能,提出了改进方案,并提出应根据不同钻井液体系选择不同的表面处理方法。     

螺杆钻具和多头单螺杆马达的基本原理

本文介绍了螺杆钻具的工作原理及分类方法,分析了容积式液马达转子与定子必须满足的条件,并对转子轴向力、马达最小长度和万向轴内交变应力循环频率的计算进行了探讨。在对螺杆钻具的实际特性进行一系列研究的基础上,文章还提出了“负載效率”这个概念,并给出一组换算关系式。本文所推导的计算公式适用于任何线型的i=N/(N+1)的单螺杆马达和螺杆钻具。     

螺杆钻具马达密封性能测试系统研制

在分析螺杆钻具马达特性的基础上,认为当螺杆马达的基本结构参数确定以后,马达定、转子之间的密封性能是影响螺杆钻具实际特性的主要因素。并根据容积式水力机械的可逆性,研制了螺杆马达密封性能测试系统。该系统通过测试马达进出口的压力及循环流量,得出压差与马达内部泄漏流量的关系,进而推算出螺杆钻具的动力性能,为定量评价螺杆钻具的性能及定、转子间的密封状况提供了科学数据。