海上油气田在进行老旧采油树改造、更换和维修时,需要实施临时封井作业。目前普遍采用的临时封井方法是RTTS封隔器+风暴阀封井,但其存在封井效果差、封井失效的风险。为此研制了一种新型的临时封井工具。该工具主要由液压坐封封隔器+可开关球阀、封隔器坐封工具+球阀开关工具、回收工具3部分构成,采用液压方式进行封井管柱的坐封,利用液压驱动或机械脱手,上提管柱实现解封、回收工具。室内试验和现场应用结果表明:该新型临时封井工具可以有效封闭油管、套管环空,坐封、解封、回收安全可靠,克服了传统封井方法受限于修井管柱重力坐封,无法坐封浅井段、存在井控和环保风险等诸多不足。研究结果可为海上油气井临时封井提供新方案和试验数据。

通过考虑轴向柱塞泵配流盘摩擦配副的缸体和配流盘耦合变形,建立了配流副的热流固多场耦合仿真分析模型。用有限元法求解模型中的柱塞流道压力场和温度场以及配副耦合热变形,其结果能够可视化地实时观测在整泵运动过程中两配副表面不同的温度和变形动态分布过程,从而揭示出多因素对其表面油液润滑特性的影响规律,并指出各因素的影响的权重。结果表明:配流副油液的压力和温度与配副两表面的热弹性变形量的具有耦合交互影响,在轴向柱塞泵的配流副高压压油区,由于压力较大,此区域结构变形和温度分布较大。不同工况条件下,压力和转速的提高,会导致结构的应力变形和温度分布成正相比。压力对变形和温度的影响权重均大于60%,明显大于速度的影响,压力对其起着决定性作用。

基于间隙密封液压缸活塞表面菱形凹坑形貌，建立单个三维菱形织构的动压润滑模型及流体力学控制方程；应用流体力学软件FLUENT，采用超松弛迭代法对该织构的表面的动压润滑性能进行数值模拟分析。求解活塞在运动时的菱形凹坑表面对油膜压力和承栽力的影响。结果表明：在液压缸活塞表面加工菱形织构，能够对油膜产生附加承栽力，改善活塞表面润滑性能；在菱形织构无量纲深度e保持一定时，存在最优面积比为20％。在同一面积比情况下，无量纲深度e在0．012-0．018之间最优，且存在最优角度在（60-75）°之间。

传统的雷诺边界条件没有考虑到微凹坑织构中存在的空化现象,较难准确预测织构化表面的润滑特性。本文以液压缸缸筒-活塞摩擦副为研究对象,基于质量守恒的边界条件,建立均匀分布的微凹坑织构表面油膜压力与变密度两者之间的空化数学解析模型,采用中差分模型和迎风算法进行数值离散,得到摩擦副中油膜的压力分布以及空化生成的位置。FLUENT仿真结果验证了该空化模型的有效性。

为研究液压缸活塞微织构化表面的动压润滑性能，在液压缸活塞表面加工开口形状为圆形、椭圆形、正方形、正六边形的微织构，利用雷诺方程对活塞表面与液压缸缸筒内圆之间的流场进行数学建模，并采用MATLAB软件进行仿真计算，研究微织构开口形状、活塞运动速度及微织构深径比对活塞表面动压润滑性能的影响。结果表明，在活塞表面加工4种不同开口形状的微织构均可改善活塞表面的动压润滑性能，其中椭圆形微织构的改善效果略差；随着活塞运动速度的提高，不同形貌微织构表面的摩擦因数均增大，活塞表面动压润滑性能变差；圆形微织构的深径比为0．009时，活塞表面的动压润滑性能较佳。

在分析液压缸活塞表面微条纹形貌的基础上,建立微观规则矩形条纹润滑理论模型,采用超松弛迭代方法对油膜压力进行求解,分析微条纹个数和倾斜角对活塞表面摩擦性能的影响规律,以无量纲承载力和摩擦因子作为摩擦学性能评判标准对其进行评判.结果表明,在液压缸活塞表面加工微条纹,能够改善活塞表面润滑性能;随着微条纹个数的增加,活塞表面的摩擦因子降低,油膜承载力上升;随着微条纹倾斜角的增大,活塞表面摩擦因子增大,油膜承载力降低.

以织构化间隙密封液压缸为研究背景,利用平均雷诺方程对缸筒与活塞的配合处微织构流场进行数学建模,采用有限差分法对平均雷诺方程进行离散,分别对织构形貌为球缺面、圆柱面、圆锥面、抛物面、六面体和正方体进行数值模拟,获得最优微织构形貌,同时探讨了表面粗糙度,表面方向参数和面积占有率对表面摩擦因数的影响。结果表明：六种不同形貌的微织构均能在活塞表面产生动压润滑效果,圆柱形微织构表面动压润滑性能最好;粗糙表面的粗糙峰在运动过程中能够形成动压承载力,圆柱形表面的摩擦因数随粗糙度的增加而增加,微织构的摩擦因数随表面方向参数的增加而减小,随着面积占有率的增加而减小。