顶驱下套管装置卡瓦牙的有限元分析

在套管下放作业过程中，顶驱下套管装置的卡瓦夹持套管柱是含有接触的非线性问题。应用有限元软件ANSYS Workbench，通过建立具有不同牙型的卡瓦分别夹持和旋转套管柱的仿真来进行应力分析，发现卡瓦牙的一些失效规律以及卡瓦的最薄弱环节，最终分析出卡瓦牙最优的结构形式，并提出了提高下套管装置工作时卡瓦的安全性和可靠性的若干建议。     

封隔器仿生六棱柱齿状卡瓦微牙痕及稳定性

为解决常规封隔器卡瓦在长期锚定套管壁时,卡瓦牙与套管接触面形成咬痕,过大的嵌入深度可能会导致套管损坏、失效,使套管壁遭到破坏。本文通过对比常规齿状卡瓦牙型结构参数,构建仿生六棱柱齿状卡瓦牙型结构参数,建立锥体-卡瓦-套管三维接触有限元模型,采用有限元数值模拟和正交优化相结合的方法得出仿生六棱柱齿状卡瓦最佳牙型结构参数为：卡瓦牙倾角α＇=18°、正六边形外接圆直径d=6 mm、相邻六棱柱卡瓦牙间距s=0.5 mm、卡瓦牙上底高c=0.5 mm和卡瓦锥角γ＇=15°。结果表明：优化后的仿生六棱柱齿状卡瓦比优化后的常规齿状卡瓦在套管内表面产生的应力减小了14.61%~15.25%,牙痕深度了减小44.12%~47.10%,可见仿生六棱柱齿状卡瓦的微牙痕效果。同时,由数值模拟得出不同摩擦系数下常规齿状卡瓦和仿生六棱柱齿状卡瓦与套管接触压力的合力随时间变化曲线,摩擦应力的合力随时间变化曲线和接触面积随时间变化曲线,从曲线可以得出仿生六棱柱齿状卡瓦的稳定性要优于常规齿状卡瓦。     

钻井口塞工艺技术改进与应用

中原油田油水井封井作业普遍采取注水泥塞,长期封井后,灰塞底部易聚集高压油气。当井重新修复利用时,采用常规井控技术钻塞,一旦钻穿灰塞或者堵塞物遇到高压油气,钻具极有可能瞬间被顶出井筒造成损失。通过改进井口防顶装置,可有效控制钻遇高压油气时钻具的突然上行。     

LK500型顶驱传动系统的动态特性分析

为了更好地解决顶驱装置传动系统在特殊工况下运行不平稳的问题,以LK500型顶驱为研究对象,对其传动系统的实时动态特性进行分析.建立传动系统的三维模型及齿轮轴大齿轮的有限元模型,借助Ansys-Workbench分析软件对齿轮轴大齿轮进行模态分析及谐响应分析,应用ADAMS分析了齿轮轴柔性对齿轮副啮合力、啮合误差的影响.结果表明:要使传动系统能够更加平稳运行,避免发生共振,系统激励的频率应尽量避开齿轮的固有频率;齿轮轴为柔性轴时对轮齿间的啮合力影响较小,啮合误差较大,使系统产生振动,影响运行平稳性.仿真结果为研究顶驱齿轮传动系统的动态性能及优化设计提供了参考.     

钢丝开关层防卡问题剖析与处理措施

针对海上油田的电潜泵分采管柱在日常使用钢丝开关层过程出现的大量遇卡等复杂情况,综合海上油田钢丝作业中的一些常规防卡措施,通过分析在防卡的基础上引入治卡措施,研究优化了一种震击式防上顶工具,并引入连接在钢丝开关层工具串组合中。新的钢丝作业技术在预防钢丝工具串开关层被上顶遇卡基础上,可充分发挥震击式防上顶作用,通过现场应用成功实现钢丝工具串遇卡现象处理,为该类型问题处理提供了经验。     

刨煤工作面托伪顶开采工艺预防梁端掉顶事故技术实践

晓明矿N2419工作面是我国首套国产刨煤机设备试采工作面。在回采过程中,通过加强设备管理,优化参数设置,大胆改革回采工艺,采用托伪顶开采技术,解决了因支架梁端距过大而造成梁端易掉顶的难题,开创了薄煤层复合顶板刨煤工作面（及矮综采工作面）预防梁端掉顶事故的新工艺,实现了复杂条件下刨煤工作面安全、高效生产。     

一种新型顶驱导轨板对接装置的设计与研究

顶驱导轨板对接装置是全液压套管钻井钻机的重要组成部分,传统的对接装置存在对接和拆卸效率低,成本高、操作复杂及需高空作业等诸多问题,为提高顶驱导轨板对接装置的可靠性,本文设计了一种新型的顶驱导轨板对接装置,并针对其布置形式、工作原理、有效效果及对接和安装过程进行了详细阐述,通过大量实验结果表明,该装置置更加可靠、高效和安全。     

顶推施工方案研究

桥梁顶推施工是一项较为成熟的施工方法,其不仅能够有效解决铁路运输干扰的问题,而且对公路桥梁的施工效果和经济效益也具有重要的作用,所以被广泛应用桥梁施工中.该文首先介绍了高速公路铁路桥段合同段的丰沙铁路桥工程的特点及施工难点和重点,在此基础上详细分析了此工程中顶推施工方案及施工工艺,以供参考.     

钻井连续循环系统卡瓦极限卡紧力分析

从钻井连续循环系统卡瓦的工作原理入手,分析了横向载荷与方瓦摩擦力的关系,揭示了卡在卡瓦中的钻杆的受力状态.将钻杆看作厚壁筒,采用弹性力学中的拉美公式求解钻杆内外受压的应力问题.钻杆外表面承受的摩擦力矩,看作圆筒扭转问题进行求解.考虑钻柱轴向拉力的影响,解决了钻井连续循环系统卡瓦极限卡紧力的计算难题,给出了卡瓦极限卡紧力的计算公式.以5吋和5.5吋钻杆作为算例,分析了钻井连续循环系统的使用范围,提出了钻井连续循环系统对钻杆钢级的要求.该方法可以用于指导钻井连续循环系统卡瓦的设计.     

基于状态重构器的顶驱控制方法

为了防止钻井过程中因黏滑振动造成钻井事故,提出一种基于状态重构器的顶驱扭矩控制方法.首先,将顶驱、钻杆和钻具组合等效为集中质量弹簧阻尼系统,采用Karnopp非线性摩擦模型分析黏滑振动摩擦,建立钻柱系统井下运动方程;其次,通过增加摩擦干扰器,采用最优阻尼进行参数整定,设计基于龙伯格状态重构器的PID控制算法;再次,采用...     

双圆弧谐波传动刚轮插齿刀设计与齿形误差分析

双圆弧刚轮插齿刀几何参数的计算设计及齿形误差分析是谐波传动制造的难点之一.采用运动学法精确建立双圆弧刚轮插齿刀齿形及齿面数学模型;研究了双圆弧刚轮插齿刀顶刃后角对插齿刀可刃磨长度的影响规律;提出了侧刃后角、侧刃前角等几何参数的计算方法,研究了这些参数的影响因素及从齿顶到齿根的变化规律;分析了顶刃前角、顶刃后角对双圆弧刚轮插齿刀齿形误差的影响规律;通过算例给出了插齿刀前后角的设计方法.结果表明:插齿刀可刃磨长度随顶刃后角增大而减小;侧刃后角的大小与该点半径及压力角大小有关,并随顶刃后角增大而增大;侧刃前角随顶刃前角及顶刃后角增大而增大,其中顶刃前角的影响较大;顶刃前角与顶刃后角均对插齿刀齿形误差有较大影响,设计时应在保证齿形精度的情况下,选择较大的顶刃前角和较小的顶刃后角.     

牙轮钻头牙齿测力试验中数据的小波去噪分析

在石油钻井过程中牙轮钻头破岩时牙齿的受力是相当复杂的,钻头的使用寿命与牙齿的受力大小直接相关,为了探索钻头牙齿在破岩过程中的受力规律,在实验室条件下对牙轮钻头牙齿进行了测力试验研究,但获得的试验数据中却存在大量噪声,严重影响了对试验数据的处理和分析,采用小波变换对试验数据进行了去噪处理,获得了很好的结果,有效解决了试验数据中存在大量噪声的难题。     

大应变切削制备纳米晶/超细晶切屑形成机理的有限元研究

本文建立了大负前角和钝圆半径联合作用的大应变切削模型,采用有限元Deform分析软件模拟较低的切削速度下,刀具前角和钝圆半径对切屑形态、应力、应变、应变速率、切削温度和切削力的影响。实验结果显示,随着刀具前角的减小和钝圆半径的增加,切削变形区中等效应变、应力、应变速率、切削温度和切削力均有一定程度的增加,且刀具前角相比钝圆半径具有更加重要的影响,而负前角切削时,钝圆半径的作用明显减弱。大负前角低速切削条件下,切屑在相对低的温度、较高的应变速率和应力下发生大剪切应变,形成具有纳米晶/超细晶结构和高硬度的切屑材料。     

纳米/超细晶切屑形成机理的有限元研究

建立了大负前角和钝圆半径联合作用的大应变切削模型,采用有限元分析软件模拟较低切削速度下刀具前角和钝圆半径对切屑形态、等效应变、应力、应变速率、切削温度和主切削力的影响.结果显示,随着刀具前角的减小和钝圆半径的增加,切削变形区中的等效应变、应力、应变速率、切削温度和主切削力均有一定程度的增加,且刀具前角比钝圆半径影响更为显著;负前角切削时,钝圆半径的作用明显减弱;大负前角低速切削时,切屑在相对低的温度、较高的应变速率和应力下发生大剪切应变,形成具有纳米/超细晶结构和高硬度的切屑材料.     

齿轮轮齿的体应力楔弹分析法

齿轮轮齿模化楔形体在楔顶受载的弹性力学分析法,能使轮齿的体应力分析,比悬臂板、复变函数等分析法简单明瞭,比悬臂梁分析法精确全面。其分析表明轮齿体应力中的剪应力不容忽视,复合应力比悬臂梁法分析的齿体同一部位的应力要大得多,楔顶角与齿顶压力角对其应力都有一定的影响,楔顶角愈小,齿的压缩侧与拉伸侧的应力差就越小。     

双圆弧谐波刚轮刮齿加工原理及刀具设计

为提高谐波齿轮的加工精度和效率,提出一种适应双圆弧谐波刚轮的刮齿加工原理和刀具设计方法 .根据包络理论求解谐波刚轮共轭齿廓,并采用最小二乘法拟合;通过构建刮齿加工坐标系和前刀面坐标系求解刮齿刀具共轭面和前刀面模型,并用NURBS曲面拟合;根据牛顿迭代法求解前刀面与共轭面交点获取切削刃数据,导入CAD软件建立刮齿刀具数学...     

气动钻杆卡瓦的有限元分析

气动卡瓦以结构合理,操作简单,工作安全等优点取代了传统卡瓦作业方式,应用越来越广泛。本文首先阐述了气动卡瓦的结构,工作原理。对处于工作状态下的卡瓦体和钻杆进行了有限元分析,结果表明气动钻杆卡瓦能够很好的卡紧钻杆而又不压溃钻杆,卡瓦体体本身变形量也很小,不会损坏,验证了气动卡瓦工作的安全可靠性。     

麻花钻新型锥面刃磨法

本文阐述了麻花钻传统锥面刃磨中的翘尾现象，提出了让钻头再附加旋转一角度的新型锥面刃磨法，推导出了采用该法刃磨时钻头后角、横刃斜角及顶角等的理论计算公式，并将两种刃磨法的结果进行了比较。     

一种切削力小、能耗低的麻花钻

本文应用“空间几何关系的平面表像法”,分析计算麻花钻主刃曲线的走向与前角大小的关系,优化设计出前角沿主刃按给定规律分布的曲线刃麻花钻.给出了曲线刃麻花钻的刃磨方法.实验表明,这种麻花钻的轴向力较普通麻花钻降低40%左右,扭矩降低20%左右,是一种切削力小、能耗低的麻花钻.     

基于定子齿齿肩削角的内置永磁电机齿槽转矩削弱方法[JP]

为削弱电动汽车用内置式永磁同步电机的齿槽转矩,提出了一种定子齿齿肩削角的方法。建立定子齿齿肩削角前后的气隙长度等效模型,推导有效气隙长度分布函数,分析定子齿齿肩削角降低气隙磁密低次谐波幅值,削弱齿槽转矩的机理;以三相8极36槽内置式永磁同步电机为例,利用有限元法对定子齿齿肩削角的不同形状和尺寸进行仿真分析,获得最优参数匹配。结果表明,定子齿齿肩椭圆形削角有效降低了气隙磁密谐波幅值,提高了电机反电势波形正弦性,削弱了齿槽转矩;优化后的电机齿槽转矩的峰值降低了77.2%,反电动势的9,13,15,17,19和21次谐波幅值明显下降,电机的输出品质显著提高。所提方法通过改变气隙长度分布函数,减小了气隙磁密特定谐波,可有效削弱永磁电机的齿槽转矩,为同类型电机齿槽转矩的优化提供参考。