脱接器弹簧爪大变形分析

脱接器是油田机采井重要的井下工具。以前对脱接器的研究大多集中在弹簧爪功能方面,而对弹簧爪的连接方面,即装配过程的研究较少。弹簧爪的装配过程是一个动态大变形过程,其应力分布和各部位变形随时间而变化,难以获得解析解。使用CAD/CAE/CAM一体化软件UG对弹簧爪的装配过程进行模拟,得到装配过程中每一时刻的应力分布和变形情况,对优化设计弹簧爪的结构具有指导意义。

基于参数化有限元模型的爪弹簧优化设计

阐述了ANSYS软件First Order Optimization Method(FOOM)的基本原理。采用ANSYS parametric design language(APDL)对爪弹簧进行参数化建模,利用FOOM对其刚度及应力进行有限元优化分析,优化结果爪弹簧刚度提高约81%,最大Mises等效应力约降低54%。实践表明,有限元方法结合优化设计对选择结构方案具有显著效益。

基于有限元法的脱接器弹簧爪片数优选

为避免脱接器弹簧爪在外力作用下因局部出现应力集中而发生破坏,基于有限元数值模拟方法进行了爪片数的优化。首先通过分析爪片在轴向载荷作用下的应力分布,得出满足弹簧爪轴向抗拉强度的有效爪片数;其次研究不同爪片数对弹簧爪对接时的失效影响,确定出最佳爪片数取值范围;再次结合实际加工,考虑奇数优先等原则,求解出最优爪片数为9,并基于此设计出优化的弹簧爪爪片根部结构;最后通过数值模拟,证明优化数据合理,应力及位移变化均满足工作要求,可以降低使用过程中的爪片折断率。

煤层气水平井下筛管专用液压丢手工具研制与应用

为保证顺利将筛管下至煤层气水平井设计位置,根据井身结构特点,研制了新型液压丢手工具。通过井口投球,利用钻井泥浆泵打压实现丢手工具与筛管脱扣。对丢手工具的销钉和弹性爪进行了受力计算分析,优化了弹性爪机构。室内及现场试验表明,投入φ30 mm钢球、开泵打压至15 MPa即可实现丢手,各项功能均满足煤层气水平井下筛管的施工要求。

伸缩叠合型柔性(袋)管取心内管的研究与应用

为解决刚性取心管采取岩心扰动度、水分保真度、取心率难以满足业主及设计部门要求的问题,研制了伸缩叠合型柔性（袋）管取心内管。通过分析比较柔性取心内管轴向和径向2种折叠方式对取心效果的影响,选用了轴向折叠方式的柔性取心内衬管。柔性取心内管的材质选用添加玻璃纤维丝的聚乙烯塑料。辅之配套使用高胎体底喷钻头、单向性罩爪簧的钻进工艺。通过在4种典型钻探项目中的试验,样品的扰动度〈5%,水分保真度〉95%,取心率达到了80%-95%。实践证明,应用伸缩式叠合型柔性（袋）管取心内管的三重管钻取特殊心样等原状样品,保真度高,采取率高,取心效果良好,有较好的推广应用价值。

组合式弹性夹头的研究

分析了现有弹性夹头整体式卡爪的特点,结合卡盘结构将卡爪分解成几个零件再进行重新组合的思路,提出了一种组合式弹性夹头的结构,它降低了夹头对材料的要求,简化了加工手段,降低了热处理难度,节约了生产成本。

一种三爪固定式光电寻边器的设计

寻边器是数控铣床上必备的辅助定位工具,用于确定机床XY坐标系的零件原点。设计一种三爪固定式光电寻边器,由两个固定爪和一个活动弹簧推力卡爪组成,卡爪将探头固定在中心,保持与寻边器同心。探头采用圆柱形设计,尺寸小,适用性广,在发生过行程时,探头在弹簧推力卡爪的作用下可以发生偏移,有效保护探头,具有很好的耐用性和持久性。

可取式卡瓦封隔器解封机构优化分析

为了避免管柱内投捞测试仪器导致可取式卡瓦封隔器异常解封,提高其解封机构的可靠性,设计了一种新型液压解封机构,并对该机构的结构尺寸进行优化。通过建立实体模型,利用有限元方法对弹簧爪进行受力分析,从力学性能角度对可取式卡瓦封隔器解封机构的弹簧爪接触角度、长度及壁厚进行优化。模拟分析结果表明,在满足工具设计安全系数前提下,优化封隔器解封机构,弹簧爪接触角度为45°、弹簧爪长度为150mm、弹簧爪壁厚为7mm,提高了工具的设计效率,缩短了工具研发周期。解封机构的数值模拟分析方法为井下工具结构的优化设计提供了思路和技术手段。