摘要：针对大排量混砂离心泵,采用CFD-DEM耦合计算方法建立固液两相流仿真模型,对离心泵内两相流流场进行了研究。得到了不同叶轮转速、流量、颗粒粒径和混砂浓度等因素对离心泵外特性的影响。使用OKA、Archard磨损模型计算得到蜗壳及叶轮的磨损量,分析不同工况下颗粒运动过程及颗粒对过流部件的定性定量的磨蚀规律,得到平均磨损率随时间变化曲线,并对不同镀层的离心泵进行数值计算。结果表明,叶轮主要磨损区在根部和压力面中部,转速每增加100 r/min,最大磨损量为叶轮冲击磨损,增加28.5%;流量增加20%,最大磨损量为蜗壳的冲击磨损,增加85%。使用碳化钨镀层,叶轮和蜗壳磨损速率分别降低28.1%和39.95%。研究结果可为混砂离心泵参数设计提供指导意义。

摘要：为了提高海工平台设计质量、降低建造成本,针对海工平台电缆消耗量大、多专业交互设计在钻井包移运时难以估算相互距离等问题,通过构建电气数据库和推演机制,研究电缆智能设计方法在海工平台建造上的应用。以Python和PML作为计算机程序设计语言,在三维软件PDMS的基础上进行二次开发。通过该方法在某平台建造过程中的实际应用,验证了它的有效性。应用该方法有效解决了钻井包移运情况下多专业交互设计中的难题,能自动生成电缆路径,使设计人员配备和前期物资采购分别减少66%和15%。

摘要：为了满足科威特地区9000 m超深井钻机的作业需求,研发了高效低压钻井液系统。该系统比同级别系统安全性高、工艺流程复杂、环境更友好,可同时满足水基钻井液、油基钻井液作业工况。首次在9000 m超深井钻机配套的低压钻井液系统上应用节能型搅拌器、多功能螺旋输送机、双机械密封离心泵,使得低压钻井液系统更加节能、环保。该系统采用双通道工艺流程,双层钻井液罐设计罐面通道更为顺畅。厂内试验结果表明,该系统噪声低于82 dB,设备轴承温升不高于32℃,工艺流程正常,满足设计要求。随钻机开展了2 h的设备运转试验和2 h的联调试验,低压钻井液系统工作稳定正常。研究成果丰富了钻机产品的多样性,可广泛应用于科威特、阿联酋、沙特等中东地区超深井作业。

摘要：浮式波浪补偿装置主要用于补偿海浪作用引起的船舶升沉运动以及水下洋流引起的升沉运动对负载的影响,消除升沉运动负载的载荷波动、位移和速度变化。为了减轻波浪升沉运动对海洋作业船的影响,确保海洋平台作业安全,在分析国内外不同类型浮式波浪补偿装置研究现状的基础上,总结了系统总体设计和分析技术、阀控(泵控)自动恒张力技术、隔水管张紧器抗反冲控制技术及钻柱补偿装置主被动联合控制技术等4项技术。对宝鸡石油机械有限责任公司的恒张力、恒钻压浮式波浪补偿装置的结构性能和现场应用情况进行了介绍。给出了我国浮式波浪补偿装置的发展建议,即应加快带主动控制功能的浮式波浪补偿装置工程样机的国产化进程;在提高补偿精度、减少设备复杂度等方面加大投入和研发力度,开展船舶升沉预测、电-液深度耦合补偿及纯电驱补偿等前沿技术的研究工作,并以船舶综合电力系统为依托进行补偿装置的设计开发。

摘要：为了探讨ST4×2-5M浅水泥线采油树液压系统的性能,对影响液压系统性能的3个关键部件的参数、液压系统的功能和原理等开展研究,在AMESim平台上搭建了闸阀驱动器、水下电磁阀和水下脐带缆模型。以实际产品为依托,研究了系统充压、单个?127.0 mm闸阀启闭、单个?50.8 mm闸阀启闭以及系统紧急关断4种泥线采油树典型工况下的系统性能。研究结果表明:利用水上HPU为系统充压时间不得短于300 s,充压时间超过600 s后压力提升效果不明显;单个?127.0和单个?50.8 mm闸阀的启闭特性由于闸阀及驱动器本身的技术参数不同而相差较大;紧急关断时液压系统泄压能力与脐带缆内径有着直接的关系;4种典型工况下泥线采油树液压系统性能指标均满足设计要求。研究结果对于实际的液压控制系统开发和工程化应用具有一定的指导意义。

摘要：深海水下闸阀和驱动器是水下采油树、出油管线、水下管汇系统等水下生产系统装备中不可或缺的设备,其密封的可靠性是影响使用性能和寿命的关键,同时也是该类阀门及驱动器国产化研究的重点。基于对国内外水下闸阀及驱动器的技术特点和应用情况的分析,结合该部件国产化研制的情况,围绕水下闸阀和驱动器密封性能研究这一关键技术问题,从密封结构设计、密封性能分析、密封可靠性验证方法研究、产品样机密封试验验证过程和问题处理等内容进行了全面的分析和研究。针对故障率较高的闸阀密封,创建了阀座密封分析模型,对比分析了不同工况下C形金属密封环的受力和变形趋势,得出了该类密封圈结构优化方案,通过PR2F性能试验验证了设计的可行性,指出影响产品密封性能的主要因素,解决了水下闸阀和驱动器国产化关键技术问题。研究结果可为提升该产品性能和国产化开发提供技术指导。

摘要：为满足超深井钻机快速搬家的要求,研制了JC90DB一体式钻井绞车,分析了绞车的关键技术及主要承载件受力情况,完成出厂及现场试验。该绞车结构紧凑、尺寸小、质量轻,适用于钻台高位布置,为9000 m超深井拖挂钻机的研制奠定了基础,实现了超深井用大功率绞车的一撬式吊装,自动送钻提升载荷大,满足中东地区用户的使用需求;其中集成一体式减速箱的设计和电气控制技术的应用,大大减少了底座管线布置,维护保养更为方便,通过更换侧板和槽体可用直径为45和42 mm两种规格的钻井钢丝绳,增强了滚筒体的通用性;厂内与现场试验结果验证了绞车设计的合理性,可适应海洋、沙漠及寒冷环境下的施工作业。该产品的成功研制可以为超深井钻机轻量化设计提供技术借鉴。

摘要：抗反冲阀是隔水管张紧系统的关键设备。对抗反冲阀的液压原理和机械结构进行了设计,并建立了三维仿真模型。利用计算流体力学有限元仿真平台,设定阀张紧液缸口边界条件为流体流量,模拟液缸运动形成的流量变化,分析了主阀口不同开度下主流道内部流场的流速和压力分布,以及主阀芯所受轴向液动力的变化情况。将仿真分析数据和结果应用到以抗反冲阀测试系统为基础,建立抗反冲阀动态仿真模型,进一步分析了阀的动态关断特性。仿真结果表明:该阀的内部流场静态性能优良,主阀芯动态关断响应迅速,满足设计要求。研究结果可为抗反冲阀的国产化设计制造提供参考。

摘要：为实现气井带压作业管柱安全性的主动控制,防止管柱失稳造成页岩气井喷事故,基于力学分析,考虑作业工况和井内环境参数等复杂因素的影响,建立了管柱轴向压曲力和管柱无支撑长度理论模型,并结合压杆稳定性理论提出了管柱安全无支撑长度理论模型,计算发现,理论计算结果与文献结果相近,验证了模型的可行性。理论模型计算结果表明:管柱下入作业比上提作业更易发生失稳,井内压力越大、井内管柱长度越短、管柱尺寸越小,越易发生失稳安全问题。最后基于安全无支撑长度理论模型和现场管柱起下作业安全准则,提出了失稳区、控制区和稳定区管柱稳定性安全评估方法。研究结果可为气井带压作业管柱稳定性安全智能预警与控制方法设计提供理论依据。

摘要：为适应当前复杂深部地层的钻井需求,结合商用激光技术迅速广泛发展及与能源开发行业的融合趋势,展开了激光与机械联合破岩原理试验研究并研制了原理试验钻具。该钻具采用了实施性和经济性较好的气体保护隔离方案。针对原理试验钻具气路设计的合理性,采用CFD-DEM方法进行流固耦合分析,验证了现有试验用空气压缩机所供高速压缩气流对促进钻屑的循环及保护光学镜组模块的作用。仿真分析结果表明:当直径为2-6 mm随机分布的岩屑颗粒以均值为20 m/s正态分布速度逸出时,相对无气体作用工况,当有0.6 MPa高速压缩气流作用于试验钻具后,5 s结束时刻环空返屑效率提高2倍,阻碍激光传输的岩屑颗粒减少1/3,证明该气路设计对加速岩屑循环和保护光学元件具有积极作用。研究方法与结果对激光破岩中光学模块保护及岩屑移运相关研究具有一定的参考价值。