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。

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。

为研究自紧式金属密封环的最佳预压缩量及其密封性能受工作介质压力和温度载荷变化的影响规律,以一种油管悬挂器K形金属密封环为例,利用Workbench软件建立了水下采油树油管悬挂器出油口处的K形密封环有限元模型并进行分析。研究结果表明:K形密封环在下放安装工况和生产工况均能保持良好的密封性能;安装工况下K形密封环最佳预压缩量范围的下限由其进入塑性阶段时的压缩量作为评判指标,上限由压缩量对塑性变形面积、 接触宽度和接触应力的影响共同判定;随着生产工况介质压力的升高,K形密封环实现自紧密封且接触应力显著提高,同时K形密封环的最大Mises应力始终小于材料的强度极限,保证了密封整体结构的完整性。研究结果可为K形密封环的结构设计及优化提供基础,并为类似异形金属密封件的参数设计提供依据。

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。

以Euler公式为基础,发现动力猫道液压杆的稳定性与其缺陷的形状、面积、深度及位置有关。通过对液压杆屈曲载荷的模拟计算,运用正交试验法分析缺陷的形状、面积、深度及位置对液压杆屈曲载荷的影响。研究结果表明:缺陷的面积、位置和深度对液压杆稳定性具有显著影响,其发生不显著情况的概率分别为0.007,0.021,0.008;缺陷的形状对液压杆稳定性影响显著性相对较小,其发生不显著情况的概率为0.123;对液压杆稳定性影响大小次序依次为缺陷面积>缺陷深度>缺陷位置>缺陷形状。正交试验建立的神经网络预测模型经实验验证,对含缺陷液压杆屈曲载荷预测具有很高的准确度,此方法可为含缺陷液压杆的稳定性校核及安全使用提供有力的技术保障。

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。

论述了液压修井机节能的目的和意义，对液压修井机的液压系统进行了分析，并总结了其能量损失的原因，指出了国内外液压修井机各种节能控制系统的优缺点，以及该设备节能技术的研究方向和发展趋势。

针对动力猫道翻板液压缸杆出现失稳的现象,以现场较常见的圆柱缺陷为研究对象,推导了不同截面所对应惯性矩的计算公式;并根据Euler临界力计算公式,得出了含缺陷液压缸杆的临界力计算公式,对影响临界力大小的缺陷参数进行了说明。在上述基础上,建立了含缺陷动力猫道翻板液压缸杆的简化模型。应用有限元法研究了不同圆柱缺陷半径、深度以及缺陷位置对屈曲载荷的影响。相关结果说明：随着缺陷半径、深度的增加,液压缸杆的屈曲载荷显著降低;缺陷位置也是影响液压缸杆屈曲载荷的重要因素,缺陷位置距离液压缸杆底端越近,液压缸杆的屈曲载荷越小。相关结果可为动力猫道上液压缸杆的安全检查、安全维护提供参考,为进一步研究液压缸杆失稳提供一种新的认识。