运用仿真技术对井下工具工作过程进行动态模拟，不仅可以观察工具在井下的整个工作过程，而且还可以在虚拟环境下修改结构和进行性能分析，既缩短井下工具的开发周期，又降低开发成本。为此，运用SdidWorks及其运动仿真插件COSMOSMotion，对ZDM型钻具倒扣捞矛虚拟样机进行建模、装配和运动仿真，得出相应的运动曲线，分析了ZDM型钻具倒扣捞矛虚拟样机的关键技术及其解决方案，为井下工具的研制提供了崭新的设计方法。

带压作业闸板防喷器的关键部件是密封胶心和壳体，分别采用尼龙与帘线一丁氰橡胶复合材料和合金钢锻件制造。以SolidWorks及Cosmos有限元软件为平台建立了数值模型，对胶心和壳体进行了受力数值模拟计算。计算结果表明，在20MPa的压力作用下，胶心接触压力最大值位于尼龙下端棱角位置，达9．7MPa，橡胶翼板无明显应力集中现象，胶心结构强度满足要求；壳体在系统压力为35MPa时，其内壁最大应力为222MPa，安全系数为2．8，满足设计要求。有限元数值模拟为带压作业闸板防喷器的设计提供了参考依据。

利用FLUENT软件UDF及动网格技术,研究了弹簧劲度系数对单向阀开启过程影响,结果表明开启过程中第一次往复振荡幅度相对较大,第二次往复振荡后阀芯位置几乎稳定;弹簧劲度系数与阀芯达到的最大位移、平衡位置位移呈线性递减关系;阀芯达到最大位移处及平衡位置处所用时间随着弹簧劲度系数的增大逐渐减小;稳定时入口和出口之间压差随着弹簧劲度系数的增加线性递增。

管柱移运机械臂是新型不压井作业装置系统中的一部分,其作用是将水平管柱起升至垂直位置或其逆过程.针对机械臂液压系统的性能要求,对大臂起升过程进行分析并将其简化为阀控非对称缸和定量泵-溢流阀等液压单元,建立系统结构模型.基于AMESim软件搭建大臂起升系统的仿真模型并进行变参数仿真试验.对试验结果进行分析,从而掌握液压系统的动态特性及系统参数随时间的变化情况,为系统的优化及实际液压系统的搭建提供了理论支持.

以CFD软件FLUENT为基本工具,应用有限体积法对流场进行数值模拟,采用SSTk-ω模型和SIMPLE算法,对间隙密封内部流场进行了数值模拟。得出了间隙大小、槽深、槽宽、槽数对间隙密封流场和泄漏量的影响,研究成果具有一定的实际价值。结果表明：间隙越小,泄漏量越小,关系呈线性;密封槽数增加,泄漏量线性减小;槽宽增大,泄漏量近似线性增大;槽宽0.5mm时,槽深增加,泄漏量减小;槽宽大于0.5mm时,若槽深宽比小于1.5,泄漏量增大,大于1.5时泄漏量减小。

研制的液压控制带压作业试验系统由液压起升装置、井口防喷密封装置、管枉接箍探测装置、压力平衡装置、高压流体循环系统、液压动力系统和实验台基础装置组成；采用S7-200型PLC作为液压控制系统的控制器，可以实现模拟带压作业工艺流程试验的自动控制。