MIT测井数据的点云转换及井筒形变诊断

针对多臂井径仪(MIT)采集井筒内壁空间位置参数可视化需求,现提出将其转换为点云数据,再通过对数据模型诊断分析得到井筒的形变类型。建立MIT测井过程可视化模型,通过引入柱面坐标来标定每个测点三维坐标;将每个测点的空间位置信息由极坐标转换为直角坐标,形成点云模型。采用所提方法将SH54井风险段处MIT数据成功转换为点云数据,并对该井470~471 m处的点云模型以类似CT横断扫描诊断的方式进行平铺展开,利用曲线拟合、面积计算得到SH54井在470~471 m处每个横断面的实际轮廓线和实际面积。结果表明:利用该方法生成的点云模型通过图表对比分析,可推断出该井段产生了非对称挤压缩径形变。

基于改进遗传算法的油气管道无人机航迹规划

针对油气管道无人机巡检油气管网时出现的航迹规划问题,提出一种基于自适应种群分组的改进遗传算法。首先以完成全部管道巡检的最短飞行路径为优化目标,以无人机巡检的连续性和避开油气管网上空的禁飞区为约束条件,构建了无人机巡检油气管网的航迹规划模型;其次引入自适应种群分组策略和自适应交叉变异算子,并且针对不同种群采用相应的交叉变异方法;最后以两类油气管网为巡检对象,分别基于改进遗传算法、传统遗传算法、遗传模拟退火算法进行对比实验,仿真结果表明,改进遗传算法在求解过程和求解结果上都更优,其中在复杂度更高的环境下,相比另外两种算法平均路径长度分别减少了7.08%和2.63%,验证了所提算法的有效性和普适性。

基于PIPEPHASE的苏南采出水外输系统模拟研究

采出水外输是各大气田生产过程中保证气田产量和完善气田开发效果的重要途径。苏南气田采出水外输系统是一个复杂的流体网络系统,系统需要在不同状态下对外输方式进行调整。基于集气站、输水阀室、输水管线、处理厂的空间分布和拓扑结构关系,利用PIPEPHASE稳态多相流模拟计算软件,建立包含管网设施和参数的气田采出水外输系统模型;通过黏密度检测分析、阴阳离子色谱实验等明确了外输系统中的介质组分,进而开展仿真模拟;通过误差修正后的模型开展模拟计算,得出不同状态下各节点单元的压力和流量。结果表明:外部气温变化造成的介质温度改变会对外输系统产生小幅影响,通过对比不同分配分输方式的模拟计算结果与现场生产数据,验证了模型的合理性。研究结果可以为苏南气田现场生产提供参考。

卡瓦下座用表面改性可溶性镁合金耐腐蚀性能研究

采用可溶性镁合金制作的节流器卡瓦下座,在井下服役过程中常因其降解速率过快而引起节流器失效,为此对可溶性镁合金表面进行了改性。为了解可溶性镁合金表面改性后的耐腐蚀性能,采用扫描电子显微镜观察了表面改性镁合金腐蚀前后表面的微观结构,采用X射线衍射仪和红外光谱仪分析了表面改性镁合金表腐蚀前后的物相结构,通过电化学试验和浸泡失重试验评价了其在pH值为3.0,7.2和9.0模拟井液中的耐腐蚀性能。与镁合金相比,在不同pH值的模拟井液中,表面改性镁合金的腐蚀电位均正移了约1.1 V,腐蚀电流密度均降低了3个数量级,腐蚀速率均降低了约3 mm/a;与pH值为7.2的模拟井液相比,在pH值为3.0的模拟井液中,表面改性镁合金的电荷转移电阻从9.13×10^(6)Ω·cm^(2)降至1.91×10^(6)Ω·cm^(2)。研究表明,与镁合金相比,表面改性镁合金在pH值为3.0,7.2和9.0模拟井液中的耐腐蚀性能均显著提高,但其在酸性模拟井液中的耐腐蚀性能大程度降低,易降解。对表面改性镁合金卡瓦下座节流器进行了现场试验,试验表明,表面改性镁合金卡瓦下座的承压性能、耐腐蚀性能满足要求,且易于打捞。研究和现场试验结果均表明,表面改性镁合金的耐腐蚀性能满足可溶性卡瓦下座的要求,为其应用于井下节流器提供了依据。

基于ANSYS的双圆弧齿轮接触应力有限元分析

利用ANSYS软件的参数化设计语言APDL建立双圆弧齿轮的三维有限元单齿对接触静态模型,并对模型划分网格,施加载荷,获得了双圆弧齿轮的静态接触应力云图;基于ANSYS/LSDYNA建立了柔性体多齿动态接触模型,并对齿轮进行了动态接触分析。计算分析结果为双圆弧齿轮的设计和使用提供了理论依据。

双圆弧齿轮的有限元综合分析方法

介绍并推导双圆弧齿轮在安装误差影响下接触迹间载荷分配的计算公式和方法。采用有限元软件ANSYS的内嵌语言编制相应的计算程序,实现双圆弧齿轮接触计算有限元模型的自动生成。利用自由度耦合方法实现轮齿的真实转动。计算特定工况下接触应力和弯曲应力的分布,通过比较验证文中计算方法的可行性。

螺杆钻具瓣形万向轴瓣齿起下钻轴向接触分析

针对螺杆钻具瓣形万向轴起下钻时出现的瓣齿相互滑脱问题,对瓣齿轴向受力特征进行理论分析,讨论了瓣形万向轴的主要失效形式及失效原因。应用ANSYS分析软件,通过设置瓣齿面-面接触对,利用接触分析中的瞬态动力学分析方法模拟瓣齿滑脱情形,得到瓣齿滑脱临界状态变形图和应力等值线云图,应力计算结果与理论分析结果基本一致,瓣齿滑脱临界点的最大轴向拉力与试验数据误差为2.4%。因此,接触分析可作为瓣形万向轴结构设计和强度校核的理论方法。

潜油双螺杆泵泄漏模型的理论研究

潜油双螺杆泵是一种新兴的高效人工举升工具,但国内外对其的研究起步较晚,至今还没有成熟的理论。利用平行平板间隙的平行流动与剪切流动理论,将螺杆沿周向展开,并考虑螺旋角的影响,推导出了圆周间隙的间隙流模型与功耗模型;同时,采用曲面—曲面间隙模型分析径向间隙,获得了径向间隙的间隙流模型与功耗模型;另外,利用平行平板间隙理论,将齿侧间隙流动解析为变截面间隙流动,建立了齿侧间隙的间隙流模型与功耗模型。为技术人员开发潜油双螺杆泵系统、进行间隙的优化选择提供了理论基础。

双螺杆泵同步双圆弧齿轮传动热网络分析

综合传热学、摩擦学和齿轮啮合原理等,建立了双螺杆泵同步双圆弧齿轮箱热网络模型和热平衡方程组,确定了热源、热阻、对流换热系数等参数的计算模型,计算了该部件在润滑油润滑条件下的边界温度,为双圆弧齿轮传动热分析提供了理论基础。

双圆弧齿轮的静态和动态接触模型

基于有限元软件ANSYS建立了双圆弧齿轮静态和动态接触的计算模型,讨论了在真实转动情况下计算齿轮接触应力、应变应该注意的一些事项。介绍了静态接触模型中约束和载荷的处理方法,以及动态模型中施加相当于转矩的跟随载荷的具体方法,讨论了刚体在静态和动态模型中的作用和影响。通过对静态和动态模型计算结果的比较,说明了动态模型方法是可行的。

双圆弧齿轮传动的温度场和热变形分析

重载高速运转的双圆弧齿轮传动,由于摩擦生成热量很大,不仅影响到传动系统(齿轮箱)的整体温度场,而且其本身因齿面或滚动体接触处的高温导致过大热变形,引起附加热应力,严重影响双圆弧齿轮传动的性能、工作可靠性及其使用寿命。为此,结合齿轮传动的传热学、摩擦学及啮合原理,建立了齿轮箱三维热分析有限元模型,计算了不同对流换热系数条件下处于热平衡状态的齿轮箱本体温度和摩擦副零件热变形,分析了稳态温度场和热变形的变化规律。计算结果表明,对于三维几何体的计算对象,采用有限元法求解温度分布、热应力、热变形等问题,比较精确、方便,更接近实际工况。

机械类专业校企结合实践教学体系改革与建设

工程实践能力是当今社会急需的实用型、创新型工程技术人才的基本素质。针对以往实践教学存在的问题和不足,结合西安石油大学的实际情况和机械类专业就业环境要求,文章基于校企结合理念,以科技活动为载体,以开放性实验室为基地,组织学生参加科技兴趣小组,探索以科研课题带动教学的模式,将科研成果和研究思维注入课堂教学和实验教学,帮助学生扩展知识视野,培养科学思维方法,提高实践动手能力;拓宽实践教学渠道,与企业共建实习实训教学基地,建立学生深入社会开展实践活动的有效机制,形成教学、科研和社会实践有机结合的以应用型人才为培养目标的机械类专业实践教学体系。

双圆弧齿轮基于柔性轮缘的动态接触模型研究

基于柔性轮缘和ANSYS/LS-DYNA建立了双圆弧齿轮动态接触应力的分析方法和模型,分析了影响动态模型建立的因素。研究了动态模型中约束和载荷的处理方法及施加相当于扭矩的跟随载荷的具体方法,计算了实际运转过程中两种动态模型的齿面接触应力。计算分析表明,这种柔性体的齿轮接触模型能真实模拟齿轮啮合过程,为双圆弧齿轮动态性能研究奠定了理论基础。

井下节流器用可溶性卡瓦下座耐腐蚀性能研究

针对苏里格气田井下节流器存在打捞困难、打捞成功率较低的问题,采用对可溶性镁合金表面进行改性的方式制备了井下节流器用可溶性卡瓦下座。通过电化学测试和浸泡失重实验研究了表面改性镁合金在不同Cl-质量分数(分别为2%、5%和8%)模拟井液中的耐腐蚀性能,并采用有限元力学仿真和溶解实验,分析了力学强度和溶解性能。结果表明:表面改性后的镁合金腐蚀电流密度降低了约5个数量级;随着Cl-质量分数的增加,表面改性镁合金腐蚀速率逐渐增大;在给定卡定机构卡定时的载荷与位移约束时,可溶性卡瓦下座所受最大应力为190 MPa,小于材料的屈服强度;卡瓦下座可溶式节流器经过室内5 h溶解后实现解封。在室内实验结果满足要求的基础上,该井下节流器在现场经过一段时间应用后打捞,坐封稳定,打捞方便。

基于车辆对道路不满意度的微观换道决策

自动驾驶汽车有着极大的应用潜力且高速公路环境下车辆变换车道是常见的行为。为进一步分析高速公路中自动驾驶汽车的微观换道决策,定义道路不满意度来表示车辆对行驶道路的不满意程度并将车辆换道意图的产生按本车是否达到目标车速而分为两类,当本车达到目标车速时为第一类,换道意图产生源于本车与前车间距的减小和本车相对于前车速度的增加。当本车未达到目标车速时为第二类,换道意图产生源于本车与前车间距的减小和本车达到目标车速时相对于前车移动距离的增大。针对不同类换道意图的产生机制,结合模糊推理设计道路不满意度算法。换道决策利用当前行驶车道和邻近车道的道路不满意度大小、安全跟车距离、换道安全距离来综合决定换道意图的发生。最后在MATLAB环境下搭建自动驾驶环境并仿真换道决策模型,结果显示本文相比其他换道决策,本文不仅考虑换道安全而且也考虑了目标车道和本车道的跟车安全,更具有实际意义。同时本文的模糊换道决策能兼顾安全性和智能性且适用于依目标车速定速巡航、为达到目标车速而加减速等多种复杂工况下的换道情况。

螺杆钻具瓣形万向轴瓣齿压扭组合强度分析

瓣形万向轴是连接螺杆马达转子和传动轴的中间构件,也是螺杆钻具的易失效件之一。针对瓣形万向轴常见的失效形式,结合实际工况,对瓣形万向轴承受轴向压力和扭转组合载荷时瓣齿的受力特征进行了分析,讨论了瓣形万向轴的两种主要失效形式,并分析了啮合位置参数对万向轴失效形式的影响。最后应用ANSYS分析软件对瓣形万向轴承受压扭组合载荷时瓣齿的强度进行了校核,校核结果与理论分析结果基本一致,为今后瓣形万向轴的结构设计和强度校核提供了理论依据。

修井机司钻工操纵舒适性评价

考虑到目前通过主观感受评价舒适性的方法不够精确,且针对修井机操纵作业舒适性的研究比较少等问题,以XJ70修井机为例,在生物力学分析软件AMS中建立了典型百分位的中国成年男子人体坐姿数字模型,导入了刹把及座椅模型,对刹把操纵作业进行了逆向动力学仿真;以相关肌群的肌肉活动度为评价指标,研究了座椅高度以及靠背倾角对刹把操纵作业过程中各肌群的影响规律及其映射关系。建立了基于肌肉负荷的操纵舒适性评价模型,为操纵舒适性的量化评价提供了一种新途径,对选择舒适的作业姿势以及座椅可调范围的优化具有一定的指导意义。

牛头刨式平面六连杆机构抽油机运动特性分析

游梁式抽油机机采效率低,不符合低碳企业的发展需求,加之国内设计抽油机比较注重通过抽油机本身结构和尺寸优化来实现节能的目的。为此,研制开发了非四连杆机构的新型节能抽油机,并建立了六连杆抽油机数学模型。目的是当已知各构件尺寸参数、位置参数和原动件运动规律时,研究机构中其余构件上各点的轨迹、角位移、角速度和角加速度等运动参数,从而评价抽油机是否满足工作性能要求。结果表明,该方法计算结果可靠,精度高,为该类抽油机机构优化奠定了基础。

螺杆泵采油系统地面驱动电机功率的计算与选择

针对螺杆泵使用过程中地面驱动电机功率选择偏高或偏低的问题,对启动过程中螺杆泵的运动特点和受力情况进行分析,提出全面计算抽油杆柱负载扭矩及考虑全压启动加速扭矩系数来选用电机的方法。以此建立的电机功率计算模型法与根据泵型经验法或仅考虑抽油杆柱的有功扭矩选取电机方法相比较,得到的电机功率平均降低了21.3%,更符合生产实际要求,发挥了螺杆泵采油系统节能降耗的技术经济优势。

浅谈双螺杆泵的油气混输理论

采油双螺杆泵具有泵与压缩机的两重性质,它利用液体的不可压缩性与气体的可压缩性原理,实现油气两相流体的混输,降低了泵的内泄漏率,从而提高了泵的容积效率。介绍双螺杆泵的结构特点及液气两相流混输技术的工作原理,概述了双螺杆泵的流量、压力、效率与转矩等参数对系统性能的影响,同时对双螺杆泵的回流增压原理、密封性能与转子的啮合齿形进行了分析,并为技术人员利用双螺杆泵从地面应用转入井下应用进行油气混输提供了理论参考。