依据某型双驴头抽油机支架结构,运用SolidWorks软件进行三维建模,并进行有限元分析;根据分析结果进行结构优化,实现降低成本、提高可靠性的目标。

对插入锚定密封的弹性爪结构在插入封隔器过程中的插入力进行了理论分析,并将该受力结构简化为一端固定非端部受集中载荷的悬臂梁模型,通过对该模型的力平衡方程求解,建立了弹性爪插入力求解的理论计算公式。对理论公式参数化分析,优选了弹性爪的插入角、插入挠度参数,结合对弹性爪长度、爪厚度、爪切槽宽度等参数,使用Workbench参数化设计方法,得到不同弹性爪结构的弹性爪插入力、最大等效应力;结合弹性爪金属材料的最小屈服强度参数,选择弹性爪长度为142 mm、爪厚度为4.5 mm、爪切槽宽度为20 mm的弹性爪结构为最优设计方案。对优化后的弹性爪结构的插入力进行了实物测试验证,测试结果与FEA分析结果接近,表明优选的弹性爪结构是满足设计要求的。

目前部分油田在加砂压裂施工作业中,还有采用手动操作的方式控制混合液面高度、砂比及砂泵排出压力和流量等参数,很难达到油井压裂施工的设计要求,误差很大。混砂车液位自动控制系统是通过PLC自动控制,实现压裂施工过程中混砂车液面高度自动控制,同时也实现了砂比、砂泵排出压力等参数的自动控制。该系统通过油田现场试验,取得了很好的效果。

结合轴向柱塞泵和飞轮技术,进行了飞轮储能型液压抽油机的系统设计。下冲程,轴向柱塞泵工作在液压马达工况,抽油杆和抽油泵的重力势能推动井口液压缸的液压油回流而驱动轴向柱塞泵高速转动,转化并储存为飞轮高速转动的惯性势能;上冲程,轴向柱塞泵工作在液压泵工况,飞轮释放的惯性势能和电动机一起驱动轴向柱塞泵向井口液压缸提供高压的液压油,带动抽油杆和抽油泵而实现采出液的举升。研制的新型液压抽油机在胜利油田的一口油井上进行了现场应用,与安装在同一口油井的游梁式抽油机相比,新型液压抽油机在空间布置、节能和自动化技术等方面具有明显的优势。

振动信号能够全面反应电潜柱塞泵的运行工况,在电潜柱塞泵的故障诊断中,针对不同工况下的振动信号进行分析尤为重要。提出了一种基于振动信号分析的电潜柱塞泵故障诊断方法,采用改进的隐层神经元数变动的神经网络系统,根据不同情况选择不同节点数,使其达到提高诊断精度及缩短诊断周期的双重要求。对电潜柱塞泵正常运行以及动子不平衡、动子机械磨损运行时的振动信号进行分析研究,利用小波包提取振动信号的能量特征,利用神经网络识别故障。现场试验结果表明,网络训练后实际输出达到允许误差范围,网络测试结果也能与实际状态相对应。该方法能够对电潜柱塞泵进行有效、准确的故障诊断。

针对高压水射流系统中高压水泵的故障发生率无法准确获取,并考虑到其故障状态具有多态性特点,基于T-S模糊故障树分析方法,对高压柱塞泵的可靠性进行分析研究。首先,基于高压柱塞泵的结构组成构建其模糊故障树模型;其次,利用查阅的高压柱塞泵各部件的历史故障率数据,计算得到顶事件在不同故障状态下的失效可能性;最后,基于计算结果找出影响整机可靠性的关键部件。以SHP150A型卧式高压柱塞泵为例,利用T-S模糊故障树进行分析研究,找出了影响整机可靠性的关键部件,研究结果可为高压柱塞泵的后续可靠性研究及整机优化提供理论参考。

根据新疆浅层油田作业特点,为配合斜直井修井机完成管柱移送作业,对斜直井修井机抓管装置进行了设计与分析。阐述了抓管装置基本结构和工作原理,油管移送作业靠液压驱动完成。对抓管装置驱动系统建立数学模型,创建运动理论基础。建立了液压抓管钳模型,并用ANSYS软件对其进行静力学分析,通过数据分析对抓管装置的设计进行判定。

为掌握液压震击器震击性能，提高井下作业效率，分析了试验台架液压上击器的震击过程；建立了试验台架液压上击器震击效果的计算模型。根据弹性波理论与动力学相结合的办法，得出台架上心轴撞击垫与缸套承击体撞击时的冲击能以及心轴对缸套产生的撞击力，为现场测试和上击器的优化设计提供了依据。

重点介绍了双自锁平衡式气动套管扶正台的技术方案、结构型式、性能特点、主要技术参数等。与常规气动套管扶正台相比，该套管台采用了双自锁机构及平衡系统，使操作台垂直升降时灵活自如，并配备翻转装置及防坠落装置，操作简便、可靠。经过多次改进后已完成了定型，目前已大量投产，其零部件的设计具有通用性，可广泛配套于陆地、海洋钻机各种型式的井架上。

国内使用的闸板防喷器楔面式液压锁紧装置存在不能解锁、闸板打不开及显示机构不能正常显示等缺点。对楔形活塞上的斜面和闸板轴的斜面进行耐磨处理，改进了顺序阀和显示机构。试验及用户使用结果表明：改进后锁紧装置的锁紧与解锁操作灵活、准确、安全可靠，能够满足现场使用的要求。