摘要：曲柄连杆往复泵在石油钻采行业中应用广泛,但因为冲程短、冲次高、易损件寿命短等缺陷,限制了其进一步发展。文中针对上述缺陷提出了一种基于齿轮齿条和曲柄连杆的复合机构,将传统往复泵中的十字头结构替换为直齿圆柱齿轮,配合固定的上齿条和移动的下齿条,实现了活塞的长冲程往复运动。建立了活塞的运动方程,使用该复合机构的三缸往复泵动力学仿真模型,探究了在负载下活塞的运动特性和齿轮齿条的动力学特性,并对齿轮进行了疲劳分析。结果表明:新型往复泵活塞冲程比相同曲柄半径的传统往复泵增大了1倍,流量脉动率不会增大但脉动频率降低1倍,有效减少泵阀的开关次数,能较大地延长易损件的使用寿命;齿轮的疲劳寿命可以达到13000 h以上。研究结果证明了该复合机构的可行性,为后续产品的开发提供了理论支持。

摘要：为了降低阀芯与阀座冲击应力减小二者间冲击磨损,提出一种液阻式新型泵阀。采用数值仿真方法对泵阀液阻结构参数进行了优化,并仿真计算了阀芯与阀座的冲击速度和泵阀碰撞冲击的压力接触情况。对比分析了液阻泵阀和传统泵阀的运动特征及冲击应力结果,并搭建试验台架对仿真模型结果进行验证。结果表明,在阀芯下落阶段,带液阻结构的泵阀的回落速度明显小于传统泵阀,传统泵阀阀芯与阀座相接触的速度达到了0.118 m/s,而带液阻结构泵阀的阀芯与阀座相接触的速度仅为传统泵阀的1/6左右,约为0.02 m/s;带液阻结构的泵阀只发生了1次碰撞,而传统泵阀发生了2次碰撞,在碰撞时,带液阻结构的泵阀阀芯与阀座上的最大接触应力约为260 MPa,而传统泵阀第1次碰撞为190 MPa,第2次为270 MPa;液阻式泵阀能明显降低阀芯与阀座相接触的速度,降低冲击应力,从而减小泵阀的冲击磨损。研究结果可为液阻式泵阀的设计和应用提供参考。

摘要：随着石油钻井技术的发展,传统钻井液振动筛不能满足现有工程需求,因此提出了一种新型负压钻井液振动筛。气液喷射器是负压钻井液振动筛的核心设备,通过它在筛网下方形成负压区域,使钻井液受振动和负压的复合作用,增大钻井液透过筛网的能力,因此其性能直接影响负压振动筛的处理效率。为了提高负压振动筛的工作效率,需要对气液喷射器的结构和工况进行合理设计。运用流体动量守恒方程,推导出恒定流动状态下气液喷射器混合室的动量方程及其性能计算方程。运用计算流体力学方法对气液喷射器内部复杂的两相流动过程进行数值模拟,并通过对比数值模拟结果与理论计算结果来验证数值模型的合理性。对不同引射流体液体体积分数、工作气体压力、喷嘴距和喷管面积比下气液喷射器的喷射效果进行数值模拟,结果表明气液喷射器的工作参数和结构参数对其喷射系数和真空度有极大的影响。根据模拟结果可知,在引射液体体积分数为30%、工作气体压力为300kPa、喷嘴距为60mm、喷管面积比为3.484的情况下,气液喷射器的性能达到最佳。研究结果为负压钻井液振动筛中气液喷射装置的设计和现场应用提供了理论依据。

摘要：在卧螺离心机振动问题的研究中,缺乏对其在4200 r/min高转速时不同结构参数和整机模型的分析。为此,通过建立数值计算模型,对转速为4200 r/min卧螺离心机的转鼓和螺旋输送器进行整体与单体模态分析,研究结构参数对其模态的影响。分析结果表明:钻井液分离时转鼓和螺旋输送器的振动频率为58.33 Hz,通过改变叶片螺距或厚度可以调节整机共振临界频率;推荐螺旋输送器的螺距为116 mm,厚度为7.5 mm;螺旋输送器叶片倾角和半锥角对临界转速影响较小,建议根据固液分离特性对其进一步优选;转鼓在工作转速下不会发生共振,改变转鼓的圆柱段或圆锥段壁厚会减小转鼓的临界转速,其中转鼓的圆柱段对振动的影响较明显。研究结论可以为高速卧螺离心机的设计提供技术参考。

摘要：为了提高牙轮钻头滑动轴承的寿命,消除球面浮动套的边缘应力集中现象,采用响应面法与有限元方法相结合对球面浮动套圆槽结构进行全面的优化。建立以浮动套外球面、内表面的接触线上中间应力σ_m与端部应力σ_e差值为目标函数,分别为σ_1、σ_2,以圆槽圆心到浮动套内表面的距离h、圆槽的半径r、圆槽圆心到浮动套端面的距离t为设计变量的优化数学模型。通过对模型的回归分析,求得圆槽的最优控制参数:r=0.53 mm、t=0.07 mm、h=1.10 mm。运用有限元仿真分析对最优结构参数进行可靠性验证,结果表明,优化后的球面浮动套内表面和外球面的接触应力分布较为均匀,降低了边缘应力的集中。

摘要：钻井液振动筛是石油钻井固控系统的关键设备,用于钻井液中有害固相颗粒的清除和钻井液的回收,对节约资源和保护环境具有重要意义。随着石油工业的发展,要求钻井液振动筛提高处理量,因此提出了一种新型负压钻井液振动筛。负压钻井液振动筛与传统钻井液振动筛的区别在于前者利用振动筛分和真空过滤的联合作用来提高振动筛的处理量。为了更深入了解负压振动筛的性能,基于传统钻井液振动筛上的单颗粒模型,用力学观点详细讨论了固相颗粒在负压振动筛上的运移规律,比较了不同参数下固相颗粒在2种振动筛上的运动情况,并分析了负压系统的应用对振动筛结构参数的影响。结果表明负压振动筛上固相颗粒的运移速度小于传统振动筛上固相颗粒的运移速度,这更有利于固液分离;负压系统的应用对振动筛结构参数的影响较小,可直接将传统振动筛改造为负压振动筛。研究结果为负压振动筛的设计和现场使用提供了理论依据。

摘要：三电机自同步椭圆振动筛被广泛应用于煤矿及石油工业,针对其在实际应用中运动轨迹不理想的问题,提出了通过调试转子质量参数在一定程度上增大激振椭圆振幅。首先,利用拉格朗日方程、庞加莱法对系统的同步行为进行了理论研究,并通过数值分析求解出偏心块不同质量比情况下同步相位差近似解,定性分析了转子质量比对系统同步行为及系统运动响应的影响;然后,建立了机电耦合模型,通过计算机模拟获得同步相位差和相应的运动响应;最后,动态测试实验研究结果映证了数值分析的正确性。研究结果表明,通过调节偏心电机转子参数可以获得理想的椭圆轨迹,同时不改变转子间的同步行为,对该类振动系统的工程应用有重要的设计参考意义。

摘要：为实现泡排车在施工过程中对泡沫助排剂压力和流量的智能控制,并改变传统的“带传动+手动变速箱”的机械传动方式在泵注过程中存在的传动部件易损坏和可靠性不高的现象,设计了一种全液压驱动泡沫排液车。该设计中,车载柴油机通过变速箱的取力装置直接驱动变量泵;然后,通过液压驱动定量马达旋转驱动注液泵运行;同时,采用电液比例控制和PLC技术对注液泵输出流量和输出压力进行控制。通过29井次泡沫排水采气作业的实际应用表明,该全液压驱动泡沫排液车作业效率高、能耗显著减小、运行成本低、噪音小、操作轻便。

摘要：针对压裂机组在线加油的需求,设计了连续加油装置控制系统,进行了PID算法和控制方法研究,确保了稳定供油、持续作业的需求。该系统借用压裂车通讯网络,采用TCP/IP协议建立了主-从站数据交互;通过建立数据库连接实现了数据的记录、查询、分析。就地操作站和远程手持式操作终端的双重设计,使操作更灵活、方便。现场试验结果表明,启动一键式加油程序后,在10 s左右实现了供油回路和回油回路的压力动态平衡,验证了控制算法和设计输入。

摘要：为了克服直线振动筛能耗高、效率低的问题,提出一种盘式电机直线振动筛,该振动筛选用盘式电机和激振轴组成激振器,在一定条件下两个惯性激振器实现等速同步运转。为预测盘式电机直线振动筛动态响应与承载能力,基于RecurDyn动力学软件建立动力学仿真模型,运用有限元柔性体技术(MFBD)对关键部件柔性化形成振动筛刚柔耦合模型,通过动力学仿真分析振动筛振幅、加速度、运动轨迹、筛箱模态振型及动态应力分布。研究结果表明:在激振力作用下稳态振幅、加速度、运动轨迹等动态性能指标满足设计要求。模态分析计算筛箱固有频率及振型,确定模型的振动形式,动应力响应反映筛箱侧板电机安装位置为易疲劳区域,其Mises应力高于附近区域,分析结果为盘式电机直线振动筛的设计提供了理论依据。