针对分层采油泵内柱塞与泵筒间隙密封泄漏问题,为探究分层采油泵迷宫密封机理和分层采油泵密封槽在不同泵间隙下适用的油液黏度范围,基于计算流体动力学理论对其间隙流场进行数值模拟分析。分析结果表明油液通过节流间隙将压力能转化为动能,进入密封槽后形成1个大涡流和3个小涡流将动能转化为热能,从而达到密封作用;对于一级泵间隙,当油液黏度大于2 mPas时,纯间隙段阻流效果优于密封槽段;对于二级泵间隙,当油液黏度大于2.5 mPas时,纯间隙段阻流效果优于密封槽段;对于三级泵间隙,当油液黏度在1~6 mPas区间时,密封槽段阻流效果始终优于纯间隙段。研究结果可为分层采油泵的现场应用提供理论依据和参考。

井下安全阀作为必须使用的安全装置,被广泛应用于高含硫气田和海上油气田的开发中,螺纹密封性能是井下安全阀研发的重要环节之一。针对井下安全阀螺纹密封结构研究相对较少的现状,设计了一种锥面对球面密封的螺纹密封结构,采用4节点双线性轴对称减缩积分单元CAX4R对密封结构进行建模,基于几何非线性、材料非线性和接触非线性的有限元隐式积分算法,分析了结构参数对密封性能的影响,优选了密封锥面倾角75°、密封球面半径20 mm、密封球面弹性体厚度3.5 mm、过盈量0.7 mm作为最终设计参数,并通过有限元模拟和室内试验,验证了有限元仿真模型的正确性以及结构参数设计的合理性,同时表明优选的设计参数能够满足70 MPa密封设计要求。研究结果有效解决了井下安全阀螺纹连接气密封问题,同时为气密封螺纹结构的设计提供了一个新的方向。

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。

潜孔冲击器在工作过程中,气源压力进入工具中驱动活塞做高频高速的轴向往复运动,并冲击钎头使其进行破岩钻进。首先,以无缸潜孔冲击器为例,结合其结构特点分析工作原理;其次,基于计算流体力学、热力学和应力波传递相关理论,考虑气体的压力、温度和密度的变化,分别建立了气室气体的瞬变流模型、绝热模型以及活塞的冲击回弹模型;然后,基于活塞的运动状态和气室气体状态,将潜孔冲击器1个运动周期分为11个不同阶段,结合上述3个模型和活塞的运动

早期针对钻柱螺旋屈曲问题的研究一般忽略了由于螺旋屈曲诱发的扭矩,但随着水平井和大位移井的增多,这种诱发扭矩越来越明显,严重影响钻柱的安全性评估。文中建立了螺旋屈曲管柱诱发扭矩的计算模型,并对扭矩计算方法展开了研究。

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。

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。