针对智能封堵器的水声通信子系统中的通讯问题，以及成品Modem与实际的水声换能器频段相差太远而无法直接使用的问题，设计了基于单片机和DDS技术的水声通信系统。介绍了该系统的结构、工作原理及其信号源电路中软、硬件的设计方法。阐明了该系统可通过对单片机AT89C51编程以控制DDS芯片产生频率为33—43kHz的正弦波信号，信号经过滤波及功率放大后输出至水声换能器，从而驱动水声换能器工作，用于完成智能封堵器中水声通信子系统的通信任务。

在钻具输送装置作业过程中,液压同步系统起着极其重要的作用。通过分析对比几种常见的液压同步系统,阐述了分流集流阀同步回路液压系统在钻具输送装置中的应用。整个系统的设计难点在于4个液压缸的同步动作,分流集流阀能通过内部的压力和流量敏感部件自动调节,使油缸保持运动同步。试验表明,在载荷200 kN、4个液压缸受到不均衡载荷作用工况下,4个液压缸的行程1 150 mm时误差在8 mm以内,同步精度很高,整个样机性能稳定,满足使用工况要求。

为研究水下井口头系统密封总成与套管悬挂器外壁接触应力的变化规律,以密封体内凸缘为研究对象,在密封机理分析的基础上,建立了密封总成安装力学模型,分析了驱动套筒位移载荷、环槽宽度和过盈量对接触应力的影响规律。分析结果表明在内凸缘半径一定时,内凸缘与套管悬挂器外壁的接触应力与挤压力有关,驱动套筒位移载荷、环槽宽度和过盈量都会对挤压力产生影响,通过调整三者参数的大小,内凸缘接触应力也会随之发生变化;在环槽宽度为定值的条件下,内凸缘与套管悬挂器外壁的接触应力随着位移载荷的增大而增大;位移载荷在10~22 mm时,接触应力随着过盈量的增大而逐渐增大;在过盈量为定值的条件下,内凸缘与套管悬挂器外壁的接触应力随位移载荷的增大而增大,但增幅逐渐减小。所得结果可为水下井口头系统密封总成的结构设计与研究提供理...

特殊螺纹油管密封面接触压力大小和分布对其密封性能有重要影响。对双粗糙表面施加压力模拟油管螺纹密封面接触过程,获取不同压力下接触界面超声回波信号,分析频谱特征参数与接触应力大小的关系。对幅度谱进行归一化处理,计算了不同压力及加载次数下每一频率下的反射系数。分析结果表明:归一化幅度谱出现两个极值,分别在5和8 MHz处,加载过程中频率发生偏移;反射系数随压力增加呈非线性减小,随加载次数增加,反射系数曲线趋于重合。计算了回波中心频率并进行了拟合,拟合结果表明,中心频率随接触压力呈双线性变化趋势,小压力范围内呈线性降低,压力继续增大时回波中心频率增大,且多次加载时,双线性交点向低压高频方向偏移。研究结果可为油管密封面接触压力超声检测的定量表征提供数据支撑。

在中国西部油气井钻井过程中,多口超深井出现了严重的套管磨损,在某些特殊情况下,封隔器不得不在套管磨损段进行坐封。为了分析套管磨损段胶筒的力学行为,以单胶筒压缩式封隔器为例,分别建立均匀磨损、月牙磨损和复合磨损3种套管磨损模型,利用数值模拟方法研究了胶筒与3种磨损套管之间的接触压力以及胶筒与中心管的接触状态。分析结果表明:套管均匀磨损时胶筒与套管沿轴向分布的接触压力曲线呈“马鞍状”分布,且接触压力整体减小;套管月牙磨损导致胶筒在磨损位置处接触压力减小明显,在磨损切口两侧边出现明显的应力集中现象;相比套管均匀磨损和月牙磨损,套管复合磨损导致胶筒的接触压力减小最为严重。所得结论可为套管磨损段封隔器的密封性能综合评价提供参考。

针对柔性钻杆球面密封存在O形圈密封困难的问题,设计了一种适用于该钻杆的球面密封结构,并利用有限元软件建立了该密封结构的三维有限元模型,分析了不同工况下异形密封圈最大Von Mises应力的变化关系,以及密封面接触应力与平均接触应力对球面密封的影响规律。研究结果表明:随着压缩率、密封面宽度以及内外压差的增大,密封圈最大Von Mises应力出现在其内部靠外压一侧,呈逐渐增大的趋势,且均小于材料屈服强度;密封面接触应力呈先减小后增大的变化趋势,且密封面平均接触应力与两端接触应力均大于被密封流体压力,实现了良好的密封效果。所得结果可为柔性钻杆球面密封结构设计提供一定的科学依据。

S密封作为水下采油树的非金属密封圈,是水下安全生产的关键部件之一。以S密封为研究对象,进行了结构和密封机理的研究并对其结构参数进行优化。通过建立有限元仿真模型,研究了密封圈截面长度、截面宽度、弹簧直径及圆弧半径等参数对密封圈性能的影响规律,并根据影响显著性采用响应面法对密封圈的关键结构参数进行优化分析,以最小等效应力与最大接触应力为目标,对密封圈结构参数进行优化。将优化后的S密封与优化前进行对比,结果得出在安全性能和密封性能上S密封均有显著的提升;最后通过静压试验对S密封进行了密封性能测试,试验结果表明S密封满足密封性能要求。研究方法和结果可为S密封以及其他类似结构密封圈的结构优化提供理论依据及数据参考。

针对目前国内市场常用40、50及70型钻机顶部驱动装置,考虑其拉伸载荷试验的必要性和类型的多样性,开展了顶驱通用型拉伸试验台技术研究,并制定了相应的技术方案。设计的顶驱通用型1000 t拉伸试验台克服了因尺寸不同而无法兼测多类型顶驱拉伸性能的难题,实现了70型及其以下类型顶驱兼容性拉伸检测;拉伸试验台通过计算机软件控制系统+三位四通比例电磁阀组合可实现自动控制,通过手动控制阀+手动回油阀+三位四通电磁阀组合使用可实现手动控制;试验结果表明,该试验台具备顶驱拉伸性能检测能力,可实时显示并打印试验结果及曲线,同时安全性高,具有检测破断后自动卸载等功能。应用该试验台试验可确保钻机顶驱装置使用的安全性与可靠性。

石油钻机用调速型液力偶合器用于与交流电动机配套而取代柴油机和液力传动装置配套的动力机组。该偶合器由冷却系统、旋转系统、供油系统、排油系统和辅助系统等组成。偶合器具有无级调速且变化范围宽、可空载启动、隔离振动、有过载保护、适应恶劣工况和气候、可手动或自动控制等特点。现场实际运行表明，与电动机配套的2台调速型液力偶合器机组与2台190型柴油机及液力传动装置机组相比，偶合器机组每年可节约电费78．6万元。

针对现有的液压往复泵在换向时存在冲击问题和排量及压力的波动问题,提出了一种全新思路的三缸单作用液压往复泵,该泵采用匀速转动的转阀取代传统的液压换向阀;采用2台独立的液压油泵分别用于吸入和排出冲程,即一台给液压缸没有活塞杆的一端供油,另一台给液压缸有活塞杆的一端供油.新型液压往复泵可以有效降低系统的冲击,完全可以实现恒排量.最后指出该泵设计时应注意的问题,包括应使用变量液压油泵,泵液压采用立式结构,使用HSG系列工程液压缸,采用外啮合齿轮传动以及采用变频调速控制等.