抽油机井油管柱断裂失效特征分析

文章通过现场调查,分析了油管柱发生断裂的特点及油井工况对断裂的影响.油管断裂主要表现为螺纹断裂,断口位置在螺纹尾部.管柱各部位发生断裂的频率极不均衡,且井口第1根油管断裂发生率最高.油管螺纹断口的宏观和微观特征显示了这种断裂属于机械疲劳断裂.油管柱的断裂寿命分布有双峰特点,大量油管在很短的工作期间内发生了非正常断裂.油井的各种工况条件对油管柱的断裂会产生不同的影响.     

油管柱在抽油过程中的应力测定

为了探究抽油井油管断裂的原因和破坏机理，采用油管柱载荷传感器对悬挂和抽油状态下的油管载荷进行了测试。根据测试结果分析可知，油管柱悬挂在井口及抽油过程中所受扭矩很小，可忽略不计；油管弯曲应力随机性很大，因受油井狗腿度、油管弯曲度和工人操作技术等影响，油管悬挂在井口有时会出现较大弯曲应力；油管受力复杂，在同一截面上各点的应力大小不同，既要考虑最大拉弯组合应力引起的油管破坏，还要考虑循环特征值较小时油管的疲劳问题。     

抽油机井油管载荷及应力应变分析

将自制开发的新型载荷测试仪和模拟油管工况测试台,成功地用于油管载荷及应力应变的实测试验.在此基础上,应用大型有限元分析软件ANSYS,对油管在各种工况下的应力和应变进行了计算.结果表明,抽油机井油管受到的是拉-拉疲劳载荷,处于有阻尼强迫振动状态,是油管产生疲劳断裂的基本条件.最危险点在接头的第一啮合齿的齿根处,最大应力应变值一般均超过屈服极限.在正常工况下,尽管危险点应力应变水平很高,但是仍处于低弹性应变幅循环状态下,所以油管能较长期地在井内服役;当发生非正常工况时,油管内的最大应力应变幅可能达到强化段,在循环载荷作用下会产生较大的塑性应变幅,就会发生油管的疲劳断裂.     

抽油机永磁耦合驱动研究

为了降低抽油机的装机功率,缓冲振动,实现节能,对抽油机用永磁磁力耦合器驱动能力进行研究。介绍了抽油机永磁耦合器驱动原理,利用Ansoft软件建立耦合器的三维模型,对该模型进行有限元仿真分析。为进一步探讨耦合驱动能力、传动效率及启动能力等特性,对抽油机用耦合器样机进行试验研究。研究结果表明,永磁磁力耦合器能够稳定地传递力矩,在一定范围内,传动能力随铜盘与磁盘之间间隙的增大而减小,随两盘转速差的增大而增强;工作区域较宽,效率都可达到95%以上,最大传递力矩可以达到最佳工作点的3倍以上;具有很强的延迟启动能力,过载系数高,可适应抽油机的载荷波动;能够降低装机功率,从而降低系统成本并实现节能。     

J55油管螺纹工作特性研究

通过对J55油管螺纹内壁的应变测量和有限元计算，指出正常工作状态下，油管螺纹内部处于弹塑性状态。螺纹端部和尾部第1啮合齿的根部已进入屈服区。油管螺纹与接箍螺纹联接后会发生变形协调，有利于提高螺纹联接质量。油管螺纹联接的失效以螺纹断裂、漏失和螺纹损伤为主，与配合螺纹的几何尺寸、上螺纹扭矩和油管的工作载荷有关。     

基于ADAMS的PGZX-1型炉管爬行机器人建模与仿真

设计了一种针对竖直管道,依靠履带运动的PGZX-1型炉管爬行机器人,该机器人主要应用于加热炉炉管检测,可解决细长管小间隙单向排布管群检测难题。本文着重研究机器人履带行走装置,首先运用SolidWorks进行机体建模,再通过ADAMS进行仿真分析,利用宏命令添加约束及载荷,对履带块与带轮、管柱之间的压力、速度和加速度等进行仿真,分析了履带爬行的特点,明确履带受力情况及运动状态,并得出相应曲线,为履带式机器人爬升竖直管道的研究提供参考依据。     

抽油机用永磁磁力耦合器试验研究

针对抽油机用永磁磁力耦合器开展了有限元仿真和试验分析,建立了三维有限元仿真模型,进行了永磁磁力耦合器的传动性能仿真研究,获得了传递转矩与间隙、转速差之间的关系;建立了永磁磁力耦合器试验平台,对永磁磁力耦合器实物样机进行试验研究,验证了有限元仿真的可行性,同时验证了永磁磁力耦合器在抽油机上使用的可行性。     

粉料堆积密度与堆积深度关系研究及应用

为了提高粉料包装机械这类机械系统的计量精度,从理论上研究了粉料堆积密度与堆积深度的关系,改进了自然堆积密度试验的测量方法,并对压实密度与压实应力经验公式进行优化。采用等质量分层法,建立物料堆积密度与堆积深度关系的数学模型。在修正多种物料自然堆积密度测量数据的基础上,重新拟合了相关公式。以小麦粉为例,建立了小麦粉的堆积深度与堆积密度的关系式。针对螺旋下料工程应用,提出了一种新的计量方法。     

双转子永磁缓速器的设计与输出特性分析

通过对转子轴向移动式无级变矩永磁缓速器工作原理的研究,提出一种鼓式双转子永磁缓速器结构设计方案。根据设计目标以及车辆制动法规要求,基于永磁制动理论,采用MATLAB辅助设计确定了双转子永磁缓速器关键结构参数。通过ANSYS EM三维电磁场瞬态仿真模块,建立有限元仿真模型,对缓速器输出的制动力矩输出进行仿真分析,验证其在不同工作模式下的制动力矩,研究双转子完全工作状态下转子的转速与输出制动力矩的关系、输出制动力矩的调节特征。研究表明：所设计的永磁缓速器的制动力矩输出满足车辆的要求,其输出的制动力矩具有无极线性调节特性,还有性能提升空间。     

抽油机井油管断裂失效性质的判定

油管内壁载荷谱测定进一步明确了油管在工作状态下承受轴向拉 -拉交变载荷 ,其断裂部位全部在应力集中的齿根处。对油管断口进行了宏现和微观形貌分析。宏观上可明显观察到疲劳断口的裂纹扩展区和瞬断区 ;微观上在少数油管断口中观察到了典型的疲劳辉纹 ,在很多断口上观察到了疲劳台阶和二次裂纹。由此可以断定油管断口属疲劳断口 ,油管的断裂失效性质是疲劳断裂。