无隔水管钻井泥浆举升系统参数计算

为解决深水钻井过程中遇到的难题,无隔水管钻井技术（RMR）使用单梯度泥浆,但通过将海底泵的入口压力减小到接近海水静液压力来模仿双梯度,系统在钻井过程中不再采用隔水管,岩屑和钻井液经一条小直径回流管线返回钻井平台。根据无隔水管钻井泥浆举升系统的参数要求和两相流理论,确定了举升系统的参数计算方法,对500 m 水深举升系统参数进行计算和研究,分析了岩屑参数对举升系统参数的影响,得出颗粒的尺寸、体积分数是举升系统水力设计需要考虑的关键参数。研究结果为无隔水管钻井泥浆举升设备的设计提供了理论依据。     

双层蜗壳离心泵内非定常流动压力场分析

为研究双层蜗壳离心泵叶轮与蜗壳动静干涉作用下叶轮出口压力分布特点和工况变化对压力分布的影响,应用CFD技术对模型泵内部的流动进行非定常流动数值模拟,并对变工况压力场进行分析。3种工况下,叶片经过隔舌和叶片经过隔板始端时刻,叶轮与蜗壳的动静耦合干涉作用对叶轮出口压力分布影响比较大,动静干涉作用引起的压力分布变化受工况的影响比较大;叶片处于中间位置时刻,叶轮与蜗壳的动静耦合作用减弱,对叶轮出口压力分布影响较小,叶轮出口压力分布均匀性受工况的影响较小。     

深水无隔水管钻井液回收钻井水力学计算

为解决深水钻井中遇到的一系列难题,国外研发出无隔水管钻井液回收钻井技术(RMR),该技术去除了隔水管,利用相对较小的回流管线将钻井液和钻屑从海底泵送回钻井平台。由于RMR技术是最新发展的技术,目前尚无合适的水力学计算理论和方法。根据无隔水管钻井液回收钻井系统的工作条件及特点,推导出无隔水管钻井液回收钻井系统的水力学计算公式,编制水力学计算软件,进行了算例分析,并与文献中数据进行了对比,验证了计算公式和程序的正确性。     

新型圆盘泵叶轮设计及其性能预测

针对原有叶片圆盘泵扬程和效率较低的状况,在原有叶轮的基础上进行了结构改型,采用多重参考坐标系法模拟叶轮在泵内旋转。利用Eulerian多相流模型、标准κ-ε湍流模型与SIMPLEC算法对改型前、后叶片圆盘泵进行数值模拟,得出改型前、后叶片圆盘泵在清水介质条件下的效率和扬程水力性能曲线,分析不同圆弧过渡角度及轴向伸出长度对泵水力性能影响,对比分析改进前、后叶轮的抗气蚀性能;并得出改进前、后叶片圆盘泵在固液两相流条件下的固相颗粒体积分布云图。结果表明:改型后的叶片圆盘泵模型不仅具有改进前叶片圆盘泵的优点,且效率、扬程及抗气蚀性能均高于改型前叶片圆盘泵。     

无隔水管钻井泥浆举升系统管路特性计算与分析

无隔水管钻井技术使用海底泵举升系统将钻井液和岩屑通过返回管线泵送回海面钻井船,能解决深水钻井地层破裂导致的相关问题,在国外获得了广泛的应用.选用冥律流体沿程压力损失算法,确定了深水泥浆返回管路所需压头的计算方法;对影响管路特性的因素进行深入分析,得出系统的工作水深、钻井液密度和工作流量是设计泥浆举升系统最重要的参数;同时应充分考虑钻井过程中钻井液固相颗粒体积分数、流性指数和稠度系数变化带来的影响,为深水泥浆举升系统的设计提供了理论基础.     

叶片圆盘泵变转速性能试验研究

为研究海底泥浆举升叶片圆盘泵样机变速性能,进行了不同转速叶片圆盘泵性能试验,得到样机不同转速下的性能曲线,并与比例定律换算得到的性能进行了比较、分析,得出一定转速范围内叶片圆盘泵相似工况点的对应参数(Q,H,N)满足比例定律关系。平坦的H-Q曲线和恒定出口压力n-Q曲线说明,叶片圆盘泵适合海底泥浆举升钻井泥浆的举升和海底井口压力的控制。     

圆盘泵叶片结构形式对泵外特性影响分析

叶片圆盘泵作为一种新型泵,其扬程和效率有待进一步提高。叶片结构形式是影响叶片圆盘泵扬程和效率的重要因素之一。运用计算流体力学软件Fluent对不同工况下叶片圆盘泵内部全流场进行三维数值模拟,分别研究了叶片数目、叶片宽度及叶片形状对泵扬程和效率的影响。计算结果表明,在一定范围内,随着叶片数目的增加、叶片宽度的减小,以及采用叶片轴向截面为梯形的叶轮能有效改善泵的性能,分析结果可为叶片圆盘泵结构优化设计与性能提高提供理论依据。     

机械设备故障诊断课程教学改革与实践

根据机械设备故障诊断课程特点,我们对教学内容、教学方法及考核方式进行了改革与实践。合理安排教学内容,使零散的知识条理化、系统化,采用互动式教学、启发式教学、工程实例分析讨论教学、传统教学与现代教学手段相结合,以及分阶段考核等,多方面提高学生的学习积极性,增强了教学效果。     

叶片圆盘泵叶轮无叶区内部流场数值模拟

为研究叶片圆盘泵叶轮无叶区内的流动特征,采用RNGk-ε湍流模型与SIMPLEC算法,对叶片圆盘泵内三维不可压湍流场进行数值模拟,得到速度等值线图和压力等值线图,并对模拟结果进行分析。发现周向流动是叶片圆盘泵叶轮无叶区内的主要流动方式,无叶区内较大部分是低压区,无叶区内除存在轴向流动外还存在径向回流。     

无隔水管泥浆回收钻井系统吸入模块密封胶芯非线性摩擦接触分析

建立无隔水管泥浆回收钻井系统密封胶芯及钻具二维轴对称有限元模型,使用非线性有限元方法计算密封胶芯与钻具间的接触压力大小,验证密封胶芯在无隔水管泥浆回收钻井中的可行性。研究摩擦因数变化对接触压力的影响,分析密封胶芯Mises应力峰值和钻具与胶芯间的摩擦力分布规律。结果表明:摩擦因数与胶芯密封面和钻具间的接触压力成非线性关系,胶芯主密封段接触压力随摩擦因数增大而减小,而胶芯锥形密封段和凸鼻形密封段的接触压力随摩擦因数增大而增大;胶芯Mises应力随摩擦因数增大而变大,且胶芯与钻杆接头上端接触时Mises应力峰值最大,容易导致胶芯破坏;胶芯与钻具间的接触面积基本不随摩擦因数变化而变化,摩擦力随摩擦因数的增大近似成线性增加;胶芯与钻杆接头接触时,摩擦力较大且增长显著,说明胶芯与接头接触时更容易发生磨损。