旋流场中PP单球颗粒力学行为实验测试分析

研究PP(Polypropylene)球形颗粒在旋流场中的力学行为,需要一个比较理想的、稳定的旋流场,为此采用了特殊尺寸的实验转鼓。根据PP球形颗粒在这种强制旋流场中的实验现象、测试数据和颗粒受力平衡分析可知:PP颗粒在雷诺数为180～230范围内的强制旋流场中达到稳定运动状态时,几乎静止在中心水平线附近的某一点,只有颗粒的自转运动;且转鼓转速越高,颗粒的质心位置越靠近旋转中心。依据切向受力平衡条件,利用现有的曳力公式对实验数据进行处理,发现颗粒不能达到受力平衡,且最大误差超过22%。为此,利用实验数据拟合方法,得到了旋流场中颗粒曳力系数的新经验公式,其受力平衡误差均小于0.5%。依据径向受力平衡条件,以径向压力梯度力、附加质量力、浮力与重力之差在径向上的分力之和为基准,与低雷诺数下的Saffman升力和Magnus升力的理论计算结果之和相比较,发现二者也不能达到力平衡条件,最大误差超过了55%。本文根据球形颗粒在旋流场中的升力特征,通过直观的力学分析和量纲分析,定义了颗粒旋流场升力概念,导出了相应的升力系数公式;并利用实验数据拟合得到了升力系数与颗粒雷诺数的经验公式;利用经验公式处理...     

复杂螺旋面包络铣刀位轨迹仿真方法

针对复杂螺旋曲面加工误差问题,开展了对其空间包络铣刀位轨迹算法的研究。研究中采用计算机仿真的数 值计算方法,将加工过程中刀具工件的动态啮合关系通过时间离散和空间离散转换成一个空间几何问题,通过建立 刀具回转面与工件螺旋面的空间三维模型,并推导实现刀具工件啮合关系的坐标转换矩阵,并将刀具与工件两曲面 的最小有向距离的求解转变为一个二维问题,最终建立了刀位轨迹仿真算法,获得了编制数控代码的参数信息。试样 加工结果表明,利用该方法得到刀位轨迹参数进而编制的数控加工程序,能够加工出满足精度要求的螺旋面。同时也 分析了加工廓形误差分布及其影响因素。     

下部钻具组合稳定性有限元分析方法及应用

下部钻具组合的具体方式将直接影响其所能承受临界失稳载荷的大小。以有限元分析为基础,对不同组合的下部钻具建立了特征值屈曲分析分法,在此基础上进行了实例计算。计算结果表明,对于同样的钻具组合,通过调整下部钻铤尺寸以及扶正器的安放位置,可以实现尽量大的临界失稳载荷,从而达到防斜打快的目的。研究方法为基于非线性动力学的超刚性钻具组合防斜打快技术研究奠定了理论基础。     

基于有限元方法的抽油杆管磨损量预测

针对在斜直井、定向井、水平井等井中采取有杆泵采油作业时,由于抽油杆屈曲以及井眼弯曲导致抽油杆严重偏磨的问题,建立了抽油杆动态行为有限元分析方法。利用能量法原理,将抽油杆发生偏磨时产生的摩擦功与金属磨损消耗的能量联系起来,确定了有杆抽油系统杆管偏磨磨损量预测模型,利用有限元分析得到的接触力可以定量分析杆管柱的磨损量。结果表明,有限元方法模拟效果较好,可用于预测井下杆管偏磨情况,对油田采取合理的防偏磨措施具有重要的指导意义。     

基于测井数据的砂岩三轴抗压强度预测模型

岩石的抗压强度对于优化钻头选型具有重要的意义.针对石油钻井中常遇到的砂岩提出了一种基于测井资料的三轴抗压强度解释模型,该模型是以测井声波、密度、伽马值等数据为主,以单轴抗压强度的解释结果为基础,结合围压下砂岩力学性质实验以及砂岩孔隙度变化实验结果所建立的.研究表明:围压对砂岩强度有较明显的影响,随着围压的增大,砂岩的三...     

粒子冲击钻井技术述评

为了解决提高硬地层钻井速度的钻井难题,以粒子冲击钻井系统的整个工艺流程为依据,论述了粒子冲击钻井技术的优点和缺点,阐述了其破岩机理。该方法改变了传统钻头切削地层的方式,提高了钻越硬地层的速度,但是地面设备和井下钻头还存在一些需要完善的地方。它代表着高效钻越硬地层的一个发展方向。我国东部地区和西部地区存在着广泛的基岩为火成岩的沉积盆地,粒子冲击钻井技术有可能成为一种高效经济的深井硬地层钻井的新方法。该技术经历了室内实验阶段和现场试验阶段,目前正在迈入商业应用阶段。     

顶驱中心管螺纹的力学性能研究

顶驱中心管螺纹连接可靠性直接决定了钻井作业的效率,为降低事故发生率,有必要对中心管螺纹的力学性能和连接强度进行研究。基于弹塑性力学理论、虚功原理、Von Mises屈服准则、中心管材料本构模型试验研究结果,建立了二维轴对称有限元模型,获得了中心管螺纹接头的应力分布规律,通过钻具接头胀扣试验验证了有限元分析结果的可靠性。结合现场失效的管螺纹,分析了在紧扣圈数、轴向载荷工况下的应力分布以及管体变形情况。结果表明,过大的预紧载荷和轴向拉力易引起螺纹牙粘扣和管体剧烈变形。在此基础上对不同预紧状态和摩擦系数下的接头进行了分析,考察其在复合载荷作用时对应力分布的影响规律,得出其对牙体断裂风险、滑脱失效及抗粘扣性能等具有极大的影响。