新型非密封滑动轴承牙轮钻头的试验研究

密封滑动轴承牙轮钻头的密封圈工作条件恶劣,极易损坏;密封圈占据了轴颈的一部分空间,使钻头承载能力减小,这些都降低了钻头的使用寿命。通过滑动轴承失效原因的分析,提出非密封滑动轴承牙轮钻头的轴承表面应采用硬度大、热稳定性好的材料,轴承摩擦副应采用硬-硬配对方式。经过对WC-Co类硬质合金材料力学性能和摩擦学性能分析,用新的轴承结构解决了硬质合金脆性问题,并研制出新型非密封硬质合金滑动轴承牙轮钻头。室内试验表明,硬质合金摩擦副具有良好的抗磨粒磨损能力,可用于牙轮钻头非密封滑动轴承的滑动表面。现场初步试验证明,新型非密封硬质合金滑动轴承牙轮钻头具有良好的应用前景,是发展高速滑动轴承牙轮钻头和小尺寸滑动轴承牙轮钻头的有效途径。     

度量牙轮钻头滑动轴承粘着磨损失效的新准则

以现场失效的牙轮钻头滑动轴承解剖分析为依据 ,从理论上分析了其磨损失效过程 ,然后分析了影响牙轮钻头滑动轴承失效的主要因素 :摩擦系数、轴承配合接触表面压力的大小和分布以及相对运动速度等。最后对经典的混合摩擦滑动轴承的失效校核条件进行了改进 ,针对低速重载的牙轮钻头滑动轴承的特殊工况 ,提出了一种度量其失效的新判据。该判据的理论依据是牙轮钻头滑动轴承的局部摩擦能量损失不能超过其材料所规定的能量集度。     

牙轮钻头滑动轴承浮动套优化设计

为了延长牙轮钻头滑动轴承的使用寿命,对带浮动套的牙轮钻头滑动轴承结构进行理论分析,并采用ANSYS软件对其进行有限元仿真。以浮动套的内、外间隙比和浮动套厚度为设计变量,以接触有限元分析的峰值接触压力为目标函数,用接触有限元方法建立了带浮动套的滑动轴承优化设计模型。优化结果表明,选择合适的浮动套内、外间隙比,不管其是否正常工作,都能大大改善牙轮钻头滑动轴承的接触压力和最大Mises应力,推荐内、外间隙比为2.2～2.8;浮动套能改善滑动轴承局部磨损,且浮动套厚度对其接触压力及峰值应力影响较小;选择合理的浮动套与不带浮动套的牙轮钻头滑动轴承相比,其接触压力降低了25.0%,最大Mises应力降低了32.2%。     

牙轮钻头滑动轴承的特殊性及主要研究方向

牙轮钻头滑动轴承与一般机械滑动轴承相比 ,在滑动轴承结构、承受的载荷、轴承的工作环境和滑动副之间的相对转速等方面都具有特殊性。牙轮钻头滑动轴承的失效解剖分析表明 ,最终导致轴承失效的主要形式一种是轴承密封系统损坏而导致磨料磨损失效 ;另一种是密封润滑系统工作正常时最终导致粘着磨损失效 ,而影响粘着磨损的主要因素有轴承的摩擦系数、表面压力大小及分布和相对滑动速度。今后牙轮钻头滑动轴承主要研究方向是滑动轴承密封系统(密封圈和传压补油装置 )的研究 ;轴承摩擦系数的研究 ;轴承表面压力大小及分布的研究。     

新型中高速牙轮钻头滑动轴承的现场试验

以研制和开发能与井下动力钻具相匹配的中高速滑动轴承牙轮钻头为目的，从牙轮钻头滑动轴承的材质选择入手，试制成以ＷＣ和ＷＣｏ类硬质合金为摩擦副工作面耐磨材质的新型滑动轴承，在充分进行室内实验的基础上进行了现场试验，为在油田推广使用该型钻头奠定了基础。     

织构化钻头滑动轴承单元摩擦学性能研究

为了研究织构对牙轮钻头滑动轴承的润滑减磨机理及织构面积比、织构直径和织构深度对轴承摩擦学性能的影响规律,采用MMW-1型微机控制立式万能摩擦磨损试验机和销-盘摩擦副,开展了模拟工况下织构化牙轮钻头滑动轴承单元摩擦学试验。研究结果表明:合理参数织构能有效提高牙轮钻头滑动轴承的润滑及摩擦学性能;对于较小直径(200μm)织构,当织构面积比为10%或15%时织构的润滑性能更好,而对于较大直径(300～600μm)织构,当织构面积比为5%时织构的润滑性能更优,因此小直径织构面积比偏大较好,可确保润滑介质分布更均匀,而大直径织构则织构面积比偏小更好;相同条件下,织构化牙轮钻头滑动轴承表面织构深度为40μm时织构的润滑性能最好,织构深度较深或较浅均不利于提高织构的润滑减磨性能。研究结果可为合理选择牙轮钻头滑动轴承织构参数、促进表面织构技术在牙轮钻头滑动轴承上的应用打下试验基础。     

表面技术在牙轮钻头滑动轴承上的应用与试验

对国内外表面新技术在石油地质勘探用牙轮钻头滑动轴承上的最新应用进行了简要综述,指出通过轴承新材料合理选用并结合表面工程技术的应用将是提高牙轮钻头滑动轴承摩擦学性能如高转速性能的主要途径。在此基础上,笔者采用爆炸喷涂新技术对牙轮钻头滑动轴承进行表面强化处理及钻头轴承模拟试验,结果表明：渗碳钢与爆炸喷涂WC12Co配对摩擦副具有优异的抗咬合性能及摩擦学性能,有助于提高钻头滑动轴承高转速性能。SEM和EMA分析表明WC12Co涂层磨损机理是表面少量的WC颗粒脆性断裂、剥落,并有微裂纹;涂层的渗碳钢配对轮试件的磨损机理主要是涂层偶件表面硬微凸体造成的微切削和犁沟变形。同时伴有粘着机理存在。     

新型高速牙轮钻头滑动轴承的试验研究

为了研制出能与动力钻具相匹配的牙轮钻头，作者从钻头轴承的材料选择入手，对硬质合金滑动轴承进行了分析，认为硬质合金的磨损抗力高，可应用于井下工具。在此基础上，进行了全尺寸牙轮钻头硬质合金滑动轴承的室内试验研究，结果表明：使用硬质合金滑动轴承可使牙轮钻头转速提高到２００～４００ｒ／ｍｉｎ。     

钻头轴承载荷的测试与计算

本文阐述了三牙轮钻头滑动轴承载荷的测试方法。通过测试与计算,得到了各根牙轮轴轴承载荷大小的分配规律,从而得到钻压在三根牙轮轴上的分配百分比。该研究结果为牙轮钻头滑动轴承设计、润滑脂及轴承材料等研究提供参考资料。     

粗糙表面下牙轮钻头浮动套轴承润滑机理研究

以流变学、摩擦学及固体力学为理论依据,在φ215.9mm(821英寸)牙轮钻头滑动轴承结构的基础上,综合考虑浮动套滑动轴承的特点及牙轮钻头轴承的特殊性,以牙轮钻头轴承系统结构及失效分析、牙轮钻头润滑脂的高温流变性分析结果为研究基础,建立了粗糙表面牙轮钻头浮动套轴承润滑性能参数的数学模型,并对模型进行了求解。通过计算结果分析得出牙轮钻头浮动套轴承内外间隙比在2.0~3.0之间时,有利于浮动套轴承的正常运转,该结论为牙轮钻头浮动套轴承的设计提供了理论和技术基础。     

应用模糊层次评判法进行油藏调剖适宜度综合评价

在对调剖措施影响因素分析以及对其量化研究的基础上,结合调剖措施效果评价原理,引用岭形分布函数确定了各评价因素的隶属度,得到单因素评价向量,进而应用模糊数学理论和0.1～0.9标度法建立了调剖措施适宜度模糊综合评价模型,并用模糊层次分析法求解各评价因素的权重,形成了评价油藏调剖措施适宜度的新方法,然后将这种方法应用在临盘油田盘2-20区块的调剖适宜度评价中.结果表明,此方法能够为油田区块调剖措施的实施提供指导,具有重要的现实意义.     

胡尖山油田水力压裂效果模糊综合评判模型

针对鄂尔多斯盆地胡尖山油田油层复杂、水力压裂措施效果不理想的问题,在统计分析胡尖山油田水力压裂历史数据的基础上,借助各因素对措施效果的影响权重灰色关联分析,建立了水力压裂措施效果模糊综合评判模型,并研发了应用软件.经胡尖山油田2004年至2007年水力压裂措施的448井次数据分析对比,该模型对措施效果预测的符合率为83.71%.对40口新井进行措施效果评判,预测结果符合率为80%.研究表明,该技术具有较强的针对性和学习性,可为该油区水力压裂的参数优化提供辅助.     

模糊综合评价在潜油电泵选择中的应用

将模糊综合评价法运用于潜油电泵的选择当中,通过建立模糊综合评价模型,对选泵过程中存在的模糊因素进行模糊评价,可增加选泵结果的科学性和准确性。通过实例演算,验证了该方法在潜油电泵选择中的有效性。     

连续油管可靠性的模糊综合评价

在综合分析影响连续油管可靠性因素的基础上, 建立了对连续油管可靠性进行模糊综合评价的指标体系, 提出了用于连续油管可靠性模糊综合评价的多目标多级模糊综合评价的数学模型, 并结合实例从环境条件、使用可靠性、固有可靠性和总体可靠性四个方面对连续油管可靠性做了评价。应用表明, 这种模糊综合评判方法, 不仅可用来评判在役连续油管的可靠性, 还可对新进口连续油管的可靠性进行综合评判, 鉴定油管质量, 从而对连续油管的选购和使用管理等提供依据。     

海底管线缺陷的模糊综合评判

利用检测服役期间海底管线缺陷检测的有关数据，探讨用模糊理论来评定缺陷等级的划分方法，以便对管线进行检测与雏护。建立了模糊综合评判的数学模型。并讨论了隶属函数和权重的构建方法。应用模糊综合评判来确定管线缺陷级别。实例表明是可行的。     

国际工程风险的模糊评价

以往对于投标工程所承担风险的评价都局限于定性分析,没有形成有效的定量评价方法。为了定量评价国际工程风险,在对国际工程风险因素分析的基础上,建立了国际工程风险评价的指标体系,根据国际工程风险具有的模糊性的特点,提出采用模糊综合评价方法对投标风险进行定量的评价,并且给出了一个实例说明该方法的运用。该方法评价结果的可比性较强,对承包商的投标决策有一定的参考价值和指导意义。     

抽油泵故障树及模糊综合评判组合分析研究

故障树分析可以描绘出系统失效和零部件失效的逻辑因果关系,能够给出抽油泵中影响可靠性的一些共性因素。对于实际运行的抽油泵系统,又有一些特殊的个性因素(不确定因素)影响其可靠性。作为研究不确定信息手段的模糊理论可以弥补故障树分析和评估中的不足。文中将故障树分析和模糊综合评判分析相结会,建立了组合分析法,并对抽油泵进行了可靠性分析。根据有关文献中给出的故障树分析结果,进行了实际分析计算。实际应用表明,将故障树及模糊综合评判用于抽油泵的可靠性分析及评价是可行的,其分析评判结果可作为制定提高抽油泵可靠性的依据。     

基于模糊综合法的L-CNG加气站风险评价研究

以某L-CNG加气站为例,结合行业的安全标准规范,采用模糊综合评价法,从LCNG加气站的人员、设备、环境3个方面考虑影响L-CNG加气站安全的13个主要因素,确定评价指标和权重集的计算方法,建立了L-CNG加气站安全评价体系,通过计算求出评价总分,以达到风险辨识的目的。通过运算结果分析,模糊综合法在L-CNG加气站风险评价中的应用是可行的。     

七项解堵技术的模糊综合评判

综合评价各种不同的解堵技术,对于指导油田生产,保证稳产高产有重要作用。油田解堵技术的评价中,存在许多模糊因素。用模糊数学的方法处理有关问题更为合理。这里用模糊综合评判的数学方法,对大庆油田南四--八区七种解堵技术的实际应用效果进行综合评价。结果表明:对于该油区目前生产阶段,热化学(Ⅱ)技术、低伤害缓速酸技术属最好类型;超声波技术和高频水力振荡技术次之;热化学(Ⅰ)技术、复合酸技术、高能气体压裂技术再次之。