螺栓组载荷分布不均是齿轮齿条钻机产生振动甚至损坏的重要原因之一。工程中,螺栓连接点常常会受到复杂的时变低速重载,螺栓组容易因载荷分布不均而发生断裂,从而影响钻机的稳定性。为研究不同螺栓分布情况下螺栓组所受应力情况,通过建立多螺栓连接的力学模型对螺栓载荷分布情况进行分析,并在此基础上考虑结构复杂的连接件提出一种多螺栓连接载荷计算方法。设计并进行了试验研究和有限元分析,通过对比其结果,验证了计算方法的准确性。基于提出的理论计算方法,给出载荷作用下螺栓剪切应力的分布规律,对比了螺栓均匀分布模型和非均匀分布模型的剪切应力分布特点,结果发现非均匀螺栓分布的承载分布均匀性要优于均匀分布的螺栓。

对高风压无阀式潜孔冲击器的气缸进行局部结构优化。通过对冲击器结构与工作原理的分析,建立起其冲击系统的模拟模型,并利用MATLAB进行模拟计算。研究结果表明:在气缸内部增加了一个过渡带,使得后气室进气长度发生了改变;在后气室进气长度等于临界值时,活塞的实际行程最短,频率最高,而活塞单次运动的冲击末速度、冲击功和耗气量基本不变。在气源压力为2 MPa时,后气室进气长度为10 mm时,冲击器的实际行程最小,频率最大,相较于上一代冲击器,频率提高了约9. 3%,其他性能参数与之基本相近,整体性能大幅度提高。研究结果对于高风压无阀式冲击器设计和优化具有参考价值。

介绍了全液压修井机起升系统的结构和工作原理。利用PRO/E软件建立了全液压修井机起升系统各主要零部件的三维实体模型,然后转成IGES格式文件导入MAYA软件,对全液压修井机起升系统的作业过程进行三维动态处理,充分展示其工作时的真实场景,使抽象的技术问题形象化,从而经济、灵活地组织施工,使全液压修井机起升系统的结构与性能更合理、更有效,进而奠定我国全液压修井机整机的开发与设计。

水下采油树油管悬挂器K形金属密封圈密封结构较为复杂,须通过多因素分析方法进行深入研究。为此,基于Box-Behnken方法进行试验设计,建立了响应面模型,并对密封圈结构进行了优化设计。分析结果表明:建立的密封圈外侧最大接触应力和最大等效应力与设计变量的响应面模型具有较高的拟合精度,满足计算要求;采用响应面法,建立了设计变量与目标函数的优化数学模型,对密封圈的结构尺寸进行了优化;密封圈优化后外侧最大接触应力提高了6.5%,最大等效应力降低了20.9%。所得结论可为水下采油树油管悬挂器密封圈的设计优化提供参考。

为研究海底高温高压复杂工况下金属密封圈在井口连接器中的密封性能,根据传热学理论建立传热学和热力耦合数学模型,运用ANSYS建立井口连接器温度场有限元模型;在温度场数值模拟的基础上,进行稳态和瞬态热结构耦合数值模拟分析,得到油气介质压力及温度对水下井口连接器密封性能的影响。结果表明:油气介质温度越高,密封圈内部的温度梯度越大,在温度冲击影响下,连接器各零部件和密封圈之间的温差波动要大于匀速变温及瞬间变温下产生的温差波动。稳态热-结构耦合分析表明,金属密封圈会因温度升高而产生膨胀变形,并且该变形大于不施加温度载荷时的变形,说明温度载荷在特定条件下将直接影响连接器的密封特性;瞬态热-结构耦合分析表明,油气介质温度的快速变化,导致密封圈中接触面受热产生的线膨胀比外圈的线膨胀大,从而导致密封圈内部...

在油气开采向深水、高温、高压环境发展的大趋势下,密封技术决定了水下生产系统的可靠性和安全性。设计了一种水下油管悬挂器出油口处U形金属圈,以密封性能和结构强度2个评判指标来评定金属密封圈的性能。参考AMSEⅧ-2中的结构塑性垮塌分析和局部失效的分析方法,结合有限元数值模拟研究U形金属圈在1.5倍额定工作压力的测试压力下的密封性能和结构强度。结果表明:在预紧和生产工况下,U形金属圈的密封性能满足设计要求,其接触唇有效接触宽度上的接触压力均满足预紧比压和工作比压要求。在测试工况下,密封圈整体结构满足防止塑性垮塌和局部失效评定的要求,但密封圈接触唇处易发生局部失效,应重点设计其接触唇的圆弧曲率半径。

连续波泥浆脉冲发生器传输速率快、精度高,其转子形状对于提高压力波信号质量具有重要意义。为获得理想正弦波形,需要设计合理的转子形状。建立了三角形转子流通面积计算模型,并依据转子设计准则,建立了三角形转子形状优化模型,就优化所得结构参数对最大压降、最小压降及相关系数的影响进行敏感性分析。分析结果表明,转子直边斜率k2对压力波信号影响最显著。为减小结构参数的敏感性,提出在脉冲发生器中设置与定转子并联的旁路结构,并对并联旁路结构进行优化及敏感性分析。分析结果表明,并联旁路结构可以明显减小转子设计参数对压力波信号的影响。

设计了一种新型射流振荡器，该振荡器中没有运动件，没有温度限制，不与井下化学物质反应，寿命长，适应性好。通过FLUENT软件进行仿真，得到流体在流道中流速及压力变化过程，证明了其工作原理的可行性，并得到了新型射流振荡器压降和轴向力数值变化曲线。仿真计算与现场试验进行对比，验证了仿真结果的正确性。研究为射流振荡器的数值计算提供了方法和依据，同时也为进一步研究射流振荡器的结构参数和理论分析打下基础，为射流振荡器的设计提供理论支持。

针对动力猫道推块液压缸杆使用过程中容易产生失稳的现象,分析了缸杆的受力特点及其失稳原因。在失稳临界力理论计算公式推导过程中,针对欧拉公式存在的不足,应用了修改后的边界条件,并综合考虑了液压缸杆安装及导向系数的影响,得出了推块液压缸杠临界力的计算公式。同时针对现场使用的某型号推块液压缸杆在简化其试验试件的基础上进行了稳定性试验研究。通过对比试验研究得出的试件临界力与理论计算的临界力,说明了计算公式的正确性。最后,采用有限元软件Workbench对液压缸杆进行了稳定性数值模拟,其结果显示理论计算的临界力与有限元分析的结果基本一致,进一步说明了计算公式的正确性。

介绍全液压修井机起升系统的结构、工作原理以及液压传动系统的组成和工作原理，并根据全液压修井起升系统中常用的速度调节方法对起升系统的调速回路中存在的问题进行分析，同时介绍全液压修井机起升系统的速度调节方法的发展趋势。并指出在全液压修井机起升系统调速回路的实际设计中要更多地考虑经济要素，灵活选择优质元件，配置高效的调速系统。