HSK工具系统夹紧系统的研究

HSK工具系统在高速、精密加工中得到广泛的应用,但在实际的研究与使用中存在一些误区。解决这些问题对正确认识与使用HSK工具系统具有重要的理论意义和实际应用价值。本文系统地分析了HSK工具系统的夹紧问题,给出了综合夹紧力的具体计算公式,利用HSK工具系统刚度模型,讨论了夹紧力对系统刚度的影响,并确定出系统许用载荷与夹紧力的理论公式。     

两种主要高强度套管的耐磨性能试验

套管磨损是深井、超深气井钻井过程中困扰作业人员的突出问题,摸清P110和V140这两种主要钢级的高强度套管的耐磨性能对于钻井设计选用套管具有重要意义。为此,采用美国摩尔技术公司的全尺寸套管磨损试验机,模拟油气田现场的钻井作业参数以及钻井液配方,开展了钻杆接头与套管内壁间低、中、高3种典型的侧向力对P110和V140钢级套管的全尺寸实物磨损试验研究,检测并对比分析了磨损套管试样在不同磨损时间段的磨损沟槽深度、沟槽宽度、磨损系数、摩擦系数以及磨损体积等参数,并对套管摩擦表面进行了扫描电镜分析,进而探讨了不同工况条件下的套管摩擦机理。结果认为:在低侧向力的情况下,两种套管的磨损情况基本相当;在中等侧向力的情况下,V140套管的磨损比P110套管严重;在高侧向力的情况下,P110套管的磨损明显要大于V140套管;随着钻杆接头与套管内壁之间接触侧向力的增加,摩擦副之间的摩擦系数增大且处于黏着磨损状态。该研究成果对于在套管柱设计中根据不同井眼曲率考虑套管的耐磨性能选用套管具有参考价值。     

考虑孔喉与流体分子相互作用及毛管力的相平衡计算

在致密气藏或者页岩气藏中,纳米级孔喉与流体的相互作用会影响到气相的凝析与蒸发,从而影响流体露点压力和泡点压力的计算。考虑到纳米孔喉与流体分子的相互作用,建立了考虑孔喉与流体分子相互作用的状态方程以及相关逸度方程。基于该状态方程和逸度方程,建立了考虑孔喉与流体分子相互作用和毛管力影响的相平衡计算方法。通过对甲烷、丁烷和辛烷混合物的相平衡计算发现,当孔喉直径小于10 nm时,孔喉与流体分子的相互作用对状态方程的影响显著,孔喉与流体分子的相互作用使得相包络线缩小,露点压力降低,泡点压力增大。毛管力作用使得露点压力降低,且孔喉越小,露点压力下降越显著。通过该研究更深入地认识到纳米孔喉对流体相态的影响。     

预弯机回程缸活塞杆与提升环断裂的分析与改进

针对JCOE大直缝埋弧焊管生产的预弯机回程缸活塞杆与提升环的断裂问题,使用有限元分析法分析其关键结构,并通过液压原理分析其动作不平衡的原因,提出了在不更改设备基本结构的前提下,为了减少设备因为偏载造成的提升环和缸杆断裂故障,采取液压和机械同时整改的技术方案,降低了设备的故障率,提高了生产线的生产效率,并在实践中得到了验证。     

复杂结构井管柱力学模型及动态三维数字井筒

复杂结构井,尤其是煤层气多分支水平井的分支井眼多、井眼轨道局部弯曲段多的特点使得井内管柱作业时所受摩阻、扭矩较大,造成作业困难甚至复杂事故。将二维刚性模型、二维整体模型及三维刚性模型3种刚杆模型进行程序化,并基于能量平衡原理,结合软绳模型及狗腿平面的管柱刚性,推导出刚度力模型,从计算效率及精度上通过对比确定刚度力模型为推荐最优计算模型。基于但不局限于杆管模型,细化并实现动态数字化井筒技术:利用三次样条插值函数及最小二乘法数据拟合进行井眼实际测井数据平滑处理,建立复杂结构井的三维"数学井筒";采用量化色度分级方法,将管柱摩阻、偏磨、井壁破碎及井壁坍塌风险等指标进行等级划分,建立带有指标分级云图的"物理井筒";结合工程需求,考虑井下工具组合及VR处理技术,实现可直接为工程服务的"工程井筒"。"三步"数字井筒技术路线为数字井筒的全面实现提出了可行性方案,所开发的复杂结构井三维数字井筒动态可视化软件平台可为复杂结构井工程提供极大的便利。     

沥青原子力显微镜微观图像的特征分析

针对原子力显微镜(AFM)观测的沥青“蜂状结构”,提出结合图像处理技术,利用分形维数对沥青微观结构进行定量分析。首先,通过实验获取基质沥青的AFM观测图像,分析“蜂状结构”的组成;再以不同老化程度的沥青为研究对象,借助Image-pro plus图像分析软件及Fractal fox分形软件对沥青AFM观测图像开展系统分析。结果表明,随着老化程度的提高,“蜂状结构”普遍增大,但所占总面积减少,结构总数也逐渐减少,分形维数则呈上升趋势。利用分形维数观察沥青的“蜂状结构”具有很高可行性,是一种新颖可靠的评价方法。     

稠油降黏剂与树形大分子破乳剂的界面相互作用

利用界面膨胀流变仪和原子力显微镜(AFM)研究了2种稠油降黏剂OP 10和AES对树形大分子破乳剂SD 1的界面性质和聚集行为的影响,从界面膜角度分析2种降黏剂对稠油乳状液破乳的影响。结果表明,由于3种表面活性剂具有较高的表面活性,在界面层中具有较快的弛豫过程,因而界面弹性模量显示出明显的频率依赖性。在SD 1破乳体系中加入降黏剂OP 10后,因OP 10分子与界面聚集体之间存在快速交换过程,使界面弹性模量降低,促使脱水率升高。在SD 1破乳体系中加入降黏剂AES后,因AES分子能够插入SD 1分子聚集体中,减弱AES分子极性头基之间的静电斥力;同时SD 1分子中的EO基团在水中吸附质子带微弱正电荷,与AES分子产生微弱的静电引力,形成层状结构的混合胶束,致使混合界面膜的界面弹性模量高于SD 1吸附膜,因而脱水率降低。     

大型钢筋混凝土多纵梁渡槽结构设计方法的研究

本文结合南水北调河南段双洎河钢筋混凝土多纵梁渡槽结构设计，提出了采用改进的空间刚架结构方法计算结构设计控制截面的内力进行结构极限承载力配筋设计，采用三维混凝土有限元分析验算结构正常使用状态下截面应力状态的结构设计方法．利用１：５钢筋混凝土仿真试验模型实测数据对比验证结果表明，上述设计方法是可行的．     

基于标准的内衬复合钢管选材及紧密度分析探讨

通过分析比较国内外相关内衬复合钢管标准对选材及紧密度方面的具体规定,指出了目前标准执行过程中存在的歧义和问题;同时结合文献资料论证并通过计算及试验,对目前行业技术文件中内衬复合钢管,特别是L245+316L选材和结合力指标的不合理性进行了分析。建议对于内衬材料为不锈钢316L、镍基合金N08825或N06625的复合钢管,基管材料一般选择为API 5L或GB/T9711 L360钢级以上。对于内衬材料为不锈钢2205或更高屈服强度的复合钢管,如果对紧密度有要求,则基管的选择建议在X80（L550）钢级以上。     

石油钻柱顶部高频激振解卡耦合响应特性

采用顶部高频激振进行钻柱解卡具有操作简便、高效低成本的优点,但是解卡作业效果受到井下复杂环境的严重影响。将解卡装置和钻柱相结合,并考虑环境因素影响,建立解卡装置-钻柱系统耦合振动模型,据此揭示系统振动响应特性,以及钻井液黏度、卡点深度、井斜角及高频解卡装置的工作参数等因素对卡点处解卡力的影响特性,并结合特定工况确定最佳工作参数范围。研究结果表明:在高频激振解卡作业中,解卡效果的影响因素相互耦合;针对实际作业环境和钻柱结构,通过优化获得最佳的作业参数,可以有效地提高解卡效果。