摘要：在气井井下节流工艺中,节流器位于井筒适当位置,能实现气体的降温降压,简化采气流程,降低生产成本,提高经济效益。井下节流工具结构类似截面突缩装置,能使气体流速增加、压力降低。但在煤炭地下气化过程中,由于燃烧不充分,粗煤气中含有大量微小煤粉颗粒,会对节流工具造成严重冲蚀磨损,导致节流工具失效,产生井控安全风险。为此,设计出双节流孔结构的井下节流工具,仿真预测节流工具所面临的冲蚀磨损情况,分析内部流场特性,研究气体速度、颗粒直径、颗粒质量流量对节流工具内壁的冲蚀磨损影响,为后续实际使用提供指导。

摘要：钻机绞车行星传动常常用于海洋钻井平台,但是由于常规设计体积庞大,使得其在海洋钻井平台上使用受限。建立了钻机绞车行星传动体积、传动效率和传动重合度3个分目标优化函数,并采用无因次处理和增加权重因子的方式得到多目标总优化函数。以齿面接触强度、齿根弯曲强度和配齿条件等为约束条件,利用粒子群法和序列二次规划法,通过MATLAB编程实现了优化设计。分析了不同权重系数对各分目标函数的影响,对比粒子群算法和序列二次规划法的优劣。结果表明:粒子群法综合优化结果优于序列二次规划法,权重系数的分配影响分目标函数的优化结果,优化后的钻机行星传动轮系体积大大减小,传动效率和传动重合度也有所提高。

摘要：针对人工搬运钻杆至动力猫道排管架上速度慢、效率低等问题,对地面自动排管装置的结构进行了设计。该装置由自动管桥架、举升装置和传送装置构成。通过SolidWorks对自动排管装置进行三维建模,对举升装置的面板与支杆进行受力分析,确定了举升装置的支杆在运动过程中的受力变化情况。采用ANSYS软件对主要受力件进行静力学分析,并用SolidWorks对举升装置及传送装置进行运动学分析。分析结果表明:主要受力件的强度和刚度满足实际需求,运行过程符合工作要求。该装置操作简单、排管效率高、运行平稳,提高了排管的自动化水平,有一定的工程应用价值。

摘要：通过钢筋与混凝土拉式粘结试验,测试了高强度带肋钢筋与不同强度等级混凝土的粘结强度,分析了带肋钢筋与混凝土的粘结受力机理;采用双线性软化本构对开裂区的软化行为进行描述,建立了综合考虑开裂区及未开裂区混凝土影响的粘结强度理论计算模型;研究了开裂区不同径向位移分布对计算结果的影响,并将计算结果与试验结果进行对比,验证了计算模型的有效性。结果表明:模型采用基于等效弹性假设的开裂区径向位移分布时,计算值与试验值最为吻合,但却过高的估计了低强度混凝土试件的粘结强度;为确保有足够的安全储备,建议采用弹性假设作为开裂区混凝土径向位移分布。

摘要：针对常规PDC钻头破岩效率低、钻头泥包和使用寿命短等问题,以穿山甲鳞片、蝼蛄爪趾、鲨鱼牙齿和扇贝壳作为仿生原型,从多个维度进行结构仿生,设计了一种新型耦合仿生PDC齿。采用有限元法、弹塑性力学等方法,建立了仿生PDC齿的破岩仿真模型,利用有限元软件ABAQUS的温度-位移耦合显式侵彻接触算法和显式动力学模块,研究了仿生PDC齿破岩过程中温度场的变化规律和破岩方式,并与常规PDC齿进行了模拟对比。模拟结果发现:仿生PDC齿与常规PDC齿在破岩时的温度传递过程存在较大差异;仿生PDC齿能够防止钻头泥包的产生,且能够减少摩擦热的集聚,避免高温热失效,延长其使用寿命;仿生PDC齿破岩速度更快,对岩石的破碎更加彻底。研究表明,仿生PDC钻头的现场适用性较好,具有较好的现场推广应用价值。

摘要：为了满足海上气井复合管柱的变径结构要求,解决气井积液、延长气井生产寿命,设计了一种新型变径柱塞结构,分析了变径柱塞在扩径、碰撞缩径过程中的受力情况。模拟了柱塞排水采气工艺过程,开展了室内变径柱塞变径行为观测、举液量与进气压力测量、举液效率分析等试验。试验结果表明,变径柱塞可在变径管柱中顺利运行,扩径所需进气压力与举液量成正比,该变径密封结构具有良好的举液效率。研究结果可以为变径柱塞在海上气井的应用提供试验依据和理论参考。

摘要：以难加工材料TA15钛合金为研究对象,采用正交试验设计方法,研究内排屑深孔钻削钻头断屑槽圆弧半径、机床主轴转速和进给量在钻削过程中对切屑形态的影响规律。试验表明:钻头断屑槽的圆弧半径是影响切屑形态的主要因素,机床主轴转速和进给量为次要因素;优化后的工艺参数选取断屑槽圆弧半径为0.8 mm,主轴转速为255 r/min,进给量为0.45 mm/r时,切削过程平稳,排屑顺畅。

摘要：以碳纤维抽油杆作业车夹持装置上的摩擦块在作业时对抽油杆产生剪切作用为切入点,通过有限元模拟仿真分析被剪切状态下碳纤维抽油杆的应力状态,对导致摩擦块产生剪切作用的因素进行仿真实验,并利用有限元软件响应面优化模块对关键零部件进行结构优化。研究表明:摩擦块进入夹持装置时的切入角与摩擦块的圆角是导致抽油杆被剪切的主要因素;以最小剪切应力为目标建立有限元模型,对摩擦块圆角以及决定切入角大小的导轨倾斜角进行优化,并根据优化结果设计了一种非对称式曲率连续的摩擦块圆角,当摩擦块横、纵方向的圆角尺寸分别为1.0 mm、13.5 mm,且导轨倾斜角为3°~9°时,碳纤维抽油杆进入夹持装置的剪切应力最小。

摘要：为实现新型带原位测量功能的取心器井下取心及原位测量的任务,设计了取心器液压控制系统。该系统设计了新型的切换模块液压回路,增加安全阀、双向节流阀、叠加式溢流阀,使切换液压缸入口压力平稳,避免了振荡现象。对钻进控制阀的静、动态特性进行了分析,并基于AMESim建立液压系统的仿真模型。仿真结果表明:钻进液压缸在0~10 s移动0.028 m,23~50 s移动0.15 m,切换回路液压缸输入压力稳定在1.68 MPa,流量9.50 L/min,无压力波动,活塞杆移动平稳。因此,验证了液压系统设计的合理性和可靠性。

摘要：详细分析了3D条阀的设计思想。应用典型的水-空气冷模实验系统对3D条阀、STV条阀和F1型浮阀3种条阀进行了对比实验研究,测定了多种气液负荷下3种浮阀塔板的板压降、雾沫夹带和漏液量等流体力学性能,利用氧解吸法测定了3种浮阀塔板的传质效率。实验结果表明,在相同条件下,3D条阀各方面的性能均比上一代产品STV条阀以及F1型浮阀优良,板效率提高,在工业应用范围内,板压降最小,雾沫夹带与泄漏量比STV条阀小而与F1基本相当,是一种综合性能优良的高效条阀。