高压注水井油管柱设计研究

针对注水管柱设计不好可能导致管柱断裂问题,对高压注水管柱作业过程进行了受力分析,给出了轴向拉力、外挤压力和内压力计算公式与注水管柱设计方法。提出在设计注水管柱时,下部管柱钢级和壁厚的初选可用抗挤和抗外压两种方案,然后从两套方案中选取高钢级方案。上部管柱钢级和壁厚按抗拉强度确定。     

喷射混凝土黏结特性研究进展

喷射混凝土支护是目前地下工程中应用广泛的一种支护方式.综述了近些年来喷射混凝土与受喷层(岩石或老混凝土)交界面黏结特性的研究情况,讨论了喷射混凝土发生破坏的类型、试验方法以及影响因素.在综合分析相关文献的基础上,获得如下认识:(1)喷射混凝土发生的破坏主要表现为交界面的黏结破坏.但当岩石强度较低时,破坏有可能发生在岩石中.(2)岩石的矿物组成、喷射混凝土的配合比、受喷层表面情况和爆破振动都是影响喷射混凝土黏结强度的重要因素.调查发现,喷射混凝土的黏结强度受岩石类型、矿物组成与岩石结构的影响比表面粗糙度的影响更大;而良好的砂石级配、水灰比可提高黏结强度;同时,喷射混凝土前的高压水清洗可提高岩石与喷射混凝土的黏结效果.但由于喷射混凝土力学的复杂性,目前还存在一些问题,例如喷射混凝土受喷面的粗糙度的影响,喷射混凝土之前用水先预湿是否合理有效,黏结强度随龄期的变化情况以及组合支护方式的相互作用等都还有待进一步研究.     

水喷射真空泵真空管路和尾管的安装改进

为了提高水喷射真空泵的真空度和抽气量,正确合理的使用水喷射真空泵,通过对水喷射真空泵工作原理的分析,结合实际安装使用中存在的问题,从真空管路连接管的尺寸和尾管的长度方面提出了水喷射真空泵安装中需注意的问题。     

智能钻杆导电环结构有限元分析

导电环是智能钻杆导电性能及可靠性的关键。介绍了加工的智能钻杆导电环结构，结构中的内导电环和外导电环分别位于钻杆母接头和公接头的螺纹内径端部，它们之间的柱面接触实现了钻杆接头处的电力及信号导通。对室内钻杆上卸扣试验中导电环的变形过程进行了受力分析，得出轴向力F 是导致导电环变形的主要原因。采用有限元分析方法分别对内外导电环的接触过程和单个导电环受轴向力F 时的变形状态进行了数值模拟。模拟结果分析表明，将内外导电环过盈配合时的过盈量控制在0.024 mm 以下，结合面锥度控制在1：5 以上时，导电环在钻杆上卸扣过程中不会产生塑性变形，具有较高的可靠性。     

螺栓设计参数对连接状态的影响及轴向力可视化方法研究

螺栓结构的连接状态与轴向力密切相关,而轴向力受多因素的影响,在拧紧或者松动过程中不断变化且无法做到无传感器实时监测。首先,基于螺栓的外螺纹轮廓方程,建立了精细化的螺栓有限元模型。其次,基于此模型研究了螺纹接触面摩擦因数、牙型角、螺距对于螺栓预紧过程及松动过程的影响规律。最后,关联松动角度和轴向力,结合深度学习目标检测算法,将螺栓的轴向力信息可视化。研究结果表明：在拧紧和松动过程中,螺栓轴向力实现了可观和可控,同时螺栓在预紧相同角度的情况下,其轴向力随着螺距和牙型角的增大而增加;其预紧力矩随着螺纹接触面摩擦因数和螺距的增大而变大,但会随着牙型角的增大而变小。     

金属材料铣削力及振幅预测模型

为了实现对加工过程中铣削力动态变化的预测，课题组构建了金属材料铣削力及振幅的预测模型。首先通过仿真与试验相结合的方法，探究不同材料在不同主轴转速和轴向切深下的铣削力特性；在确认仿真模型准确的基础上进行铣削力的正交仿真，采用回归分析的方法构建平均铣削力及振幅的预测模型。结果表明：不同材料的平均铣削力受主轴转速和轴向切深的影响不同，但铣削力的振幅大小与主轴转速和轴向切深均呈正相关。课题组所提出的铣削力及振幅预测模型可以为铣削参数的合理选择提供参考。     

压电陶瓷驱动高频喷射阀的结构设计

为了提高喷气织机的引纬性能，降低能耗，课题组设计了一种基于压电陶瓷驱动的高频喷射阀。首先对喷射阀的核心部件压电弯曲片的刚度性能做了仿真分析和理论验证；然后对压电陶瓷驱动型高频喷射阀进行FLUENT模拟仿真；最后利用MATLAB软件对压电驱动系统进行动态仿真，确认了合理的工作间隙，进而对喷射阀的结构进行了优化。模拟得到最佳工作参数：喷射阀进气口直径为4 mm，压电喷射阀的工作间隙为1.5 mm。设计的这种喷射阀响应时间相比传统电磁式喷射阀缩短了60%，大大降低了气能损耗。     

PDC钻头切削表面流场挟沙能力分析

针对PDC石油钻头在使用过程中产生泥包的问题，进行了岩屑的受力情况和起动条件的分析，建立了计算模型，通过计算机数值模拟计算，可以得到井底流场的速度分布规律，为分析PDC钻头的排屑能力以及有效抑制泥包生成提供理论依据。     

超高压线路耐张串整串更换方案的研究

更换超高压输电线路耐张绝缘子串的方案一直是运行检修单位的重要研究课题，由于耐张串受力方式的不同，且超高压输电线路耐张串较长，整串更换方案一直困扰着研究者。本文介绍的更换装置，可满足更换不同串长的耐张整串绝缘子串的需要，且制定了有针对性的作业流程和方案，使更换耐张整串绝缘子更为便捷。     

三牙轮钻头滑动轴承失效分析

三牙轮钻头轴承的使用寿命直接决定了钻头的寿命。为了弄清三牙轮钻头轴承的失效形式、原因及机理，进一步提高三牙轮钻头轴承的寿命，分别对现场失效的三牙轮钻头轴承进行宏观和微观分析。结果表明，密封系统失效是轴承失效的主要原因之一。同时，轴承所受载荷过大且分布不均，温度过高导致材料表面金属强度和耐磨性降低，以及轴承与牙轮之间配合间隙过大，工作时晃动导致受力不均等原因也是造成牙轮钻头轴承的快速失效的主要原因。     

井筒中钻柱系统非线性螺旋屈曲稳定性分析

针对钻井过程中钻柱工作载荷或钻压超过某一临界值导致钻柱失稳现象,建立了钻柱非线性稳定性问题的分析模型,用数值分析的方法对整个钻柱系统的非线性屈曲过程进行了有限元仿真分析,解释了钻柱的失稳机理以及钻柱自重、钻压、转速、扭矩和井斜角等因素对钻柱屈曲的影响规律,研究了钻柱在井筒中发生屈曲时的位移、受力状况和各种工况下的失稳临界载荷。结果表明，在相同条件下钻柱螺旋屈曲临界载荷随井斜角增大而增大,呈非线性变化;临界载荷随扭矩的增大而减小,井斜角较大时临界载荷减小的幅度较小。对钻柱在井筒中的非线性屈曲行为研究和钻具组合设计的优化具有一定的参考价值。     

外方内圆同轴线和矩形波导的耦合

本文敍述了外方内圆同轴线和矩形波导之间矩形槽孔或圆孔耦合的计算理论,利用所得公式,设计了两种单圆孔本征耦合器。实验结果和理论计算有良好的一致性。 单圆孔本征耦合器,由于其耦合度可以计算、结构紧凑和窄频带内良好的性能,特别适用于微波加热系统作监测耦合器。     

气体钻与泥浆钻全井段钻柱动力学对比研究

全井段钻柱在井内运动过程是一个非常复杂的非线性动力学问题，不可能得到比较完美的解析解，如果采用室内试验或者现场试验研究，其成本又会很高且很难实现。因此，在弹塑性力学、岩石力学和钻柱力学的基础上，以四川某井基本钻井参数和钻具组合为依据，采用有限元法建立了塔式钻具钻至1486m井深时的全井段三维钻柱模型和相应的井筒模型，并且建立了钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的随时间变化且有摩擦系数的接触关系和相对应的泥浆钻井模型，对比分析了钻柱在动态钻进过程中的井口参数、钻头上压力和转动速度以及全井段钻柱的弯矩扭矩变化等结果，得出气体钻井与泥浆钻井全井段钻柱的运动规律以及钻铤失效机理的差异。为认识气体钻井全井段钻柱的运动规律提供了新的研究方法，对气体钻井中钻柱力学、井斜控制和设备等方面的研究都有较好的现实意义。     

铁路机车轴承CAD——载荷分布计算

根据铁路机车轴承的结构特点,综合考虑滚动轴承座及内外套囤的弯曲变形,本文建立了轴承载荷分布计算模型。通过有限元分析计算,给出了轴承实际载荷分布值,并为轴承支座的刚性设计提出了设计要求和建议,为滚动轴承的CAD优化设计提供了切实可行的计算方法。     

管道环焊缝接头焊接残余应力预测

本文利用ADINA非线性分析有序元程序,对低碳钢管道环焊缝接头焊接残余应力进行计算。在热弹塑性有限元分析模型中考虑了材料热物理和力学性能依赖于温度变化,计算预测结果表明：在管道接头内表面焊缝中心及近缝区轴向和环向残余应力均为拉应力;随离开焊缝距离的增加,逐渐过渡为压应力。在管道接头外表面焊缝中心处的轴向残余应力为压应力,而环向残余应力为拉应力,计算预测值与实测值基本一致,表明有限元法能够经济而有效地预测管道环焊缝接头的焊接残余应力。     

方形同轴线的静电力

计算了荷电方形同轴线内外板所受的静电力。用连续保角映射规范场区，借助椭圆积分求出场区的电位分布和同轴线单位纵长的电容；在得到静电场能的表达式后以虚功原理获得同轴线内外板每边受到的静电力，并图示几何参数对电容和静电力的影响。     

石油套管联接园扣螺纹的合理扣数问题

目前,石油套甘联接的螺纹牙形有脚扣、梯形扣和奥米加扣等几种扣型。固井工程中,最常用的套管螺纹为园扣。关于园扣螺纹的尺寸参数,国产套管及接箍规范(YB690一70)、API套管规范以及苏制套管规范均作了规定。规范中,除规定了螺纹每时长的扣数外,尚有长扣与短扣之分。各种尺寸的套管,螺纹(长扣和短扣)的有效总扣数在18一36扣之间。关于套管联接螺纹有效总扣数的合理扣数问题,应从什么角度出发确定,有必要进行研究探讨。本文将从套管柱受轴向拉伸载荷作用下的弹性静力分析出发,研究联接螺纹中的载荷分配特点,提出设计套管联接螺纹的合理有效总扣数,供设计套管螺纹参考。     

气体钻水平井稳定器安放位置与井斜控制研究

针对XS–001H 气体钻井水平井段的井眼轨迹控制问题,建立了全井段水平井井斜控制的有限元模型,该有限元模型可以任意调整水平段钻具组合参数和稳定器的安放位置来进行井斜控制的力学机理研究。重点研究了钻铤钻具组合、无磁抗压缩钻杆钻具组合、稳定器不同安放位置与井斜控制的力学机理和关系,并得到了相应钻具组合下,钻头侧向力与稳定器间距的定量关系曲线,不同钻具组合在水平段的最大挠度与稳定器的变化关系曲线,这些结果为气体钻水平井段的井斜控制提供了定量的理论数据,并得到了现场应用。     

静水压力对加筋壳体振动特性的影响

采用Ｆｌｕｇｇｅ’ｓ壳体理论，对两端简支环加筋壳体在静水压力作用下的振动特性进行了研究，分析了静水压力及其变化对加筋壳体振动特性的影响，探讨了内压、外压及轴向压力对环加筋壳体固有频率的影响．