为研究钻采机械作业时,垂直管柱在内、外流作用下的振动响应特性,以南海某深水钻井管柱为研究对象,基于相似理论,采用重力相似准则,通过电机拖拽支架产生相对流速,搭建含内流的单、双管柱振动响应试验测试平台,对内、外流作用下的垂直管柱进行了试验研究。结果表明:内流的存在使管柱自振频率降低,随着内流速度的增大,自振频率减小;外流是引起水下管柱振动的主要因素,外流速度越大,参与振动的响应模态越多;串联排列的双管柱在间距比小于4时,能明显减小管柱振动响应。

将O形密封圈橡胶件置于高压反应釜内,充入CO2加压、稳压再泄压进行气体快速减压橡胶失效实验。实验结果表明,随着压力、减压速度和截面直径的增加,橡胶试样体积膨胀率增大,甚至发生破裂失效;扫描电镜分析表明:橡胶试样内存在大量微孔、颗粒夹杂等缺陷,并在减压过程中膨胀、破裂,产生初始微裂纹。同时,明确了气体快速减压时橡胶的失效机理和影响因素。