螺杆钻具中的齿瓣式万向轴

目前，国内生产使用的万向轴均为化瓣式万向轴，其结构简单、加工速度快，但其寿命极短，成为制约螺杆钻具寿命的关键部位。现文以合理受力为依据，设计了与花瓣式万向轴截然相反的线型，称齿瓣式万向轴，其合理的受力、耐磨性及工艺处理使寿命成倍提高。现场使用表明，齿瓣式万向轴成为螺杆钻具中寿命最长的部件。     

螺杆钻具瓣形万向轴瓣齿压扭组合强度分析

瓣形万向轴是连接螺杆马达转子和传动轴的中间构件,也是螺杆钻具的易失效件之一.针对瓣形万向轴常见的失效形式,结合实际工况,对瓣形万向轴承受轴向压力和扭转组合栽荷时瓣齿的受力特征进行了分析,讨论了瓣形万向轴的两种主要失效形式,并分析了啮合位置参数对万向轴失效形式的影响.最后应用ANSYS分析软件对瓣形万向轴承受压扭组合栽荷时瓣齿的强度进行了校核,校核结果与理论分析结果基本一致,为今后瓣形万向轴的结构设计和强度校核提供了理论依据.     

螺杆钻具新型万向轴的结构设计

针对螺杆钻具配用的花瓣式万向轴寿命短及结构和功能上的弊端,研制了螺杆钻具新型万向轴。以5LZ172螺杆钻具为例,对新型万向轴做了强度校核,其最细处的连接轴外径D=54mm,总轴向力F=75kN,承受最大工作扭矩M_n=6845N·m,连接轴的材质为40CrNiMo,许用压应力[σ]=980MPa,许用切应力[τ]=500MPa。用第三强度理论校核连接轴强度,σ_(r3)<[σ]=980MPa,连接轴强度足够。现场试验后检测表明,仅钢球和球窝有轻微磨损。     

螺杆钻具万向轴花瓣运动干涉仿真分析

螺杆钻具万向轴花瓣的失效多数是由于磨损严重导致的。为了研究瓣齿装配间隙对齿面磨损的影响情况,根据花瓣割缝的轨迹建立了完整的三维模型,利用Pro/E中的运动仿真对瓣齿进行转角分析。通过干涉分析得到花瓣运动过程中的偏角数据,并结合万向轴的偏心距和挠心距确定了合理的装配公差。分析结果表明:花瓣装配间隙超出公差范围会使瓣齿在运动中磨损过快,缩短使用寿命;为了防止瓣齿磨损过快,必须合理控制万向轴的装配间隙。     

基于模糊故障树的螺杆钻具马达总成失效分析

螺杆钻具作为一种容积式井下动力钻具,由于其独特的工作原理和优异的工作性能,广泛应用于钻井现场。由于影响因素较多,其失效形式不宜准确判定。根据螺杆钻具在现场应用过程中出现的典型失效案例,引入了模糊故障树的分析方法,建立了螺杆钻具马达总成失效故障树。通过定性分析,得到了故障树的最小割集,确定了钻具马达总成在工作过程中的薄弱环节; 引用模糊故障树计算方法,对所建立的故障树进行定量计算,并以转子表面磨损和冲蚀失效事件为例,计算其发生概率的范围。为螺杆钻具的设计、制造和使用维修提供了参考依据。     

地面可调螺杆钻具的研制

在定向井、大斜度井、水平井等特殊工艺井中,为优化井身质量,不同井段的造斜率可能会不同。而常规的弯螺杆钻具的弯角是固定的,为减少弯螺杆钻具的配备数量,设计了一种可分级调整弯度的螺杆钻具。该螺杆钻具的调弯机构由中间接头、调节花键套和弯母扣下壳体组成,可使一根钻具能得到0°-3°内13个不同的弯度。设计了一种适合地面可调螺杆钻具的球型万向轴,该万向轴采用分体式球型万向摆动的万向节和全密封式结构,克服了花瓣式万向轴的缺点,延长了螺杆钻具的使用寿命。     

螺杆钻具挠性轴结构改进分析

通过对现有某型号螺杆钻具挠性轴的结构尺寸分析,建立了挠性轴受力分析的有限元模型。有限元分析结果发现:原始挠性轴过渡区结构不合理,在过渡区存在应力集中现象。研究了挠性轴过渡区倒圆半径与应力集中系数的关系,得出了挠性轴上过渡区倒圆半径大于150mm时,可以消除应力集中现象的结论;同时研究了挠性轴直径、长度结构变化与提高挠性轴寿命的关系,提出了螺杆钻具挠性轴结构改进的3种可行方案,这3种方案均可消除挠性轴上的应力集中,为挠性轴寿命的提高提供了理论依据。     

螺杆钻具挠性轴断裂失效分析及预防措施

针对螺杆钻具挠性轴早期断裂失效频繁的问题，对典型失效样品进行了失效原因分析。提出了合理设计、制造、装配及使用应采取的预防措施。     

螺杆钻具挠性轴强度校核及干涉量计算

螺杆钻具挠性轴设计中的两个主要问题是强度校核和干涉量计算。应用纵横弯曲梁柱理论求解挠性轴的弯矩及变形量，应用数值计算法研究挠性轴自身惯性力对挠性轴的最大弯矩及变形量的影响，计算结果表明，在挠性轴较长时，影响较大，不能忽略不计。挠性轴强度校核主要是校核疲劳强度，为此提出了合理设计挠性轴的原则，即挠性轴的疲劳强度应取决于扭转疲劳强度。若疲劳强度取决于弯曲疲劳强度，则可增加挠性轴的长度，且挠性轴最佳直径为满足强度要求的最小值。为确保挠性轴的使用安全性，给出了干涉量计算式。     

螺杆钻具挠性轴力学模型建立及主控因素敏感性分析

挠性轴是螺杆钻具中的关键零部件，也是易失效件之一。针对挠性轴常见的失效特征，结合具体工况，建立了力学模型和有限元计算模型，通过大量的数值计算，研究了挠性轴主控因素对整体应力水平的敏感性，并根据计算结果进行了结构优化。计算结果表明，优化方案可大幅度降低挠性轴的整体应力水平。     

螺杆钻具定子电解加工阴极计算机辅助设计

以等壁厚螺杆钻具定子为研究对象,在分析螺杆钻具定子曲线的基础上,介绍了有限元数值解法在求解电解加工间隙电势分布的拉普拉斯(Laplace)方程几何反问题上的应用,并用ANSYS有限元软件分析了加工间隙电场强度分布,完成了螺杆钻具定子电解加工的阴极设计。     

抽油杆断脱故障树分析

抽油杆在井下作业过程中受到杂质、应力、腐蚀介质等的作用，致使抽油杆发生断脱，严重影响了抽油杆的使用寿命。综合分析了引起抽油杆发生失效的各个因素，建立了抽油杆断脱失效故障树。通过对故障树的定量分析，求得了抽油杆断脱故障树的各阶最小割集；确定了抽油杆断脱的主要失效形式。提出了预防抽油杆断脱失效和提高抽油杆可靠性的措施。     

基于贝叶斯网络的长输管道故障树分析

阐述了贝叶斯网络信念的传播与更新,说明了故障树向贝叶斯网络转化的过程,其中包括联接强度与逻辑门的映射关系与主要转化步骤。使用贝叶斯网络对长输管道进行了安全失效分析,提出了贝叶斯网络对故障树分析的二态性与逻辑确定性的修正。     

油田联合站事故树分析

事故树分析在油田联合站安全评价中被广泛应用.以某厂采油一队联合站为背景,对联合站工艺流程和危险危害因数进行分析,并进行事故树定童分析和评价,确定该集输联合站顶上事件的事故概率,以便在安全系统管理和规划中采取相应的管理措施.     

CNG加气站事故树分析

为了找出引起CNG站最危险的事故——爆炸的原因,建立了以“爆炸事件”为顶端事件的CNG站事故树,并对其进行定性分析,计算了各基本事件的重要度;找出了CNG加气站的主要安全隐患,提出了改进措施,为CNG站的安全可靠性分析提供了一种新的科学方法,同时提高了CNG站运行的可靠性。     

油库安全的事故树分析法

文章用事故树法分析了油库的安全可靠性。以油库的燃烧爆炸为顶端事件,考虑了45 个基本事件,建立了一个比较完整的事故树,通过分析得到10个最小径集,并计算出了各自的重要度,找出了油库安全的主要隐患,提出了改进措施,提高了油库运行的可靠性。事故树分析法具有直观、易懂和灵活的特点,为油库的安全可靠性评价提供了一种新的科学可行的方法。     

用故障树方法计算不同结构变送器失效率

安全仪表系统是石油化工生产装置普遍采用的、用于降低过程风险的仪表系统。主要介绍其传感器子系统的失效率计算。计算采用了故障树方法,以压力变送器为例,就传感器子系统常用的结构：1取1结构、2取1结构、2取2结构、3取2结构分别作了安全失效率和平均危险失效率的计算,定量地说明同一种变送器由于采用了不同的物理结构而导致不同的失效率。     

可控弯接头变异万向轴和轴承的强度模拟分析

为了促进我国旋转导向钻井技术发展,对智能型井下闭环旋转导向工具——可控弯接头的结构和工作原理进行了介绍,并用ANSYS软件对旋转导向钻井工具中的变异万向轴和推力轴承进行了研究,分析了推力轴承、滚子和变异万向轴的相互作用及应力分布情况。分析结果表明,接触配合中危险区域的最大应力为234 MPa,发生在轴承上与滚子接触的球窝边缘部分,与赫兹理论相符;变异万向轴和推力轴承都能较好地满足强度要求。     

埋地输气管道腐蚀失效故障树分析

腐蚀是引起埋地输气管道泄漏和破裂的主要因素。针对引起埋地输气管道腐蚀失效的各个因素进行系统分析，建立以埋地输气管道腐蚀失效为顶事件的埋地输气管道腐蚀失效故障树，结合管道腐蚀破坏机理和故障树分析方法，分析导致管道腐蚀产生的因素，得到故障树的各阶最小割集和引起埋地输气管道发生腐蚀失效的主要因素，并提出了相应的措施以提高埋地输气管道的可靠性。