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旋冲钻具凸轮-滚轮冲击机构工作特性分析 被引量：2
1
作者 孙养清 易先中 +4 位作者 万继方 马健祺 吴霁薇 易军 殷光品 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期164-175,共12页
旋冲钻具能有效提高深层、硬地层的破岩效率,具有广阔的应用前景。凸轮-滚轮是实现冲击动作的关键机构,但复杂多变的井下环境导致机构损伤严重,进而影响破岩效率。基于旋冲钻具多井次的试钻数据,建立凸轮-滚轮动力学模型,通过显式动力学... 旋冲钻具能有效提高深层、硬地层的破岩效率,具有广阔的应用前景。凸轮-滚轮是实现冲击动作的关键机构,但复杂多变的井下环境导致机构损伤严重,进而影响破岩效率。基于旋冲钻具多井次的试钻数据,建立凸轮-滚轮动力学模型,通过显式动力学(Autodyn)分析不同冲程、转速、钻压下的工作特性,总结机构的形变特征提出优化方法。分析结果与试验数据和理论数值对比,验证了计算模型的准确性。结果表明:冲程增大可提高冲击效果,但高于10 mm冲程的滚子实际运动轨迹受钻速、滚轮尺寸、凸轮轮廓曲率影响其轨迹将变平缓。转速在9~18 rad/s时轴向加速度波动幅度较大,对钻具的稳定性具有一定影响。钻压增大凸轮内缘处形变特性明显,其形变量与钻压成正比,25 kN钻压下凸轮的形变量约是10 kN的2.6倍。凸轮齿顶、滚轮内缘处为易变形点,在齿顶处安装可换滚筒同时改变滚轮为鼓轮构型并对抛物线-直线-抛物线、2次多项式、摆线、7次多项式4类凸轮轮廓线型进行特性分析。选用摆线及7次多项式凸轮座轮廓和鼓轮可提高冲击效果,计算结果可为旋冲钻具设计提供参考依据。 展开更多
关键词 旋冲破岩 凸轮-滚轮 动力学仿真 冲击特性 旋冲钻具
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机械式复合冲击器的工作特性分析
2
作者 孙养清 易先中 +4 位作者 万继方 易军 吴霁薇 刁斌斌 陈志湘 《石油机械》 北大核心 2024年第6期29-37,108,共10页
常规冲击器采用的水力脉冲方法存在的冲蚀问题对冲击器的工作寿命影响较大。为此,提出一种机械举升及碟簧蓄能冲击方法并设计了一种机械式复合冲击器,通过实例模型验证了机构的可行性,在此基础上采用理论计算与数值分析相结合的方法对... 常规冲击器采用的水力脉冲方法存在的冲蚀问题对冲击器的工作寿命影响较大。为此,提出一种机械举升及碟簧蓄能冲击方法并设计了一种机械式复合冲击器,通过实例模型验证了机构的可行性,在此基础上采用理论计算与数值分析相结合的方法对其压缩蓄能、扭冲、轴冲特性展开分析。研究结果表明:在10~100 MPa轴向压缩下,数量为11的碟簧组其总变形量增长率是数量为5的碟簧组变形量的约2.66倍,但其等效应力曲线特性相近;扭冲特性与径向冲击力成正比,下轴体端面总速度和总变形量与冲击力均呈线性相关,4对扭转冲击力作用的端面总速度约是2对的2.54倍;摆线轨迹线的举升座在30 r/min的运动状态下,12 mm冲程的最大冲击速度为0.2 m/s,最大冲击加速度为5.6 m/s^(2),为防止冲击过程接触应力过大需合理选择冲程大小,可通过增加扭冲对数、提高组合碟簧数量来增强冲击特性。研究结果可为复合冲击器的设计选型提供理论支撑。 展开更多
关键词 复合冲击器 机械式 轴向冲击 扭转冲击 冲程
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JGZ97型万米超深井钻机死绳固定器研制与安全性研究
3
作者 秦赛博 易先中 +3 位作者 蔡星星 张徐文 王利军 张玺亮 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期236-242,共7页
针对死绳固定器绳轮强度、安全裕度不足和结构失稳等安全问题,根据JZG97型万米超深井钻机死绳固定器绳轮受力及结构特点,提出采用增加腹板的方法来解决死绳固定器绳轮存在的问题。采用有限元法数值模拟,分析了不同腹板绳轮的结构力学性... 针对死绳固定器绳轮强度、安全裕度不足和结构失稳等安全问题,根据JZG97型万米超深井钻机死绳固定器绳轮受力及结构特点,提出采用增加腹板的方法来解决死绳固定器绳轮存在的问题。采用有限元法数值模拟,分析了不同腹板绳轮的结构力学性能,三腹板绳轮的强度、安全裕度均满足钻井作业时的安全要求,确定采用三腹板绳轮。实物测试试验中,三腹板绳轮仿真结果与试验结果的最大相对误差为12.95%,综合分析仿真结果与实验结果基本吻合;线性屈曲分析表明,最大死绳拉力作用下的三腹板绳轮临界屈曲载荷为绳轮实际受载的48.8倍,满足结构稳定性要求。研究表明,三腹板绳轮可以解决死绳固定器绳轮存在的问题,可以为万米超深井钻机结构设计提供支持。 展开更多
关键词 死绳固定器绳轮 万米深井钻机 腹板 绳轮增强设计 试验测试 安全性 线性屈曲 稳定性
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基于PC-Crash软件的多车碰撞事故再现研究
4
作者 李俭 张仕帆 +5 位作者 易先中 易军 刘航铭 贺育贤 吴霁薇 张佐 《汽车实用技术》 2024年第1期32-38,共7页
近三年来,全国交通事故的年均发生数量在20万次以上,多车碰撞事故的数量也逐年攀升。文章根据车辆碰撞时间的先后顺序将一则复杂的交通碰撞事故,等效成多个简化的碰撞事故,且每个碰撞过程只包含两个事故参与方。通过对事故现场中驾驶员... 近三年来,全国交通事故的年均发生数量在20万次以上,多车碰撞事故的数量也逐年攀升。文章根据车辆碰撞时间的先后顺序将一则复杂的交通碰撞事故,等效成多个简化的碰撞事故,且每个碰撞过程只包含两个事故参与方。通过对事故现场中驾驶员进行损伤验证,以及事故车辆进行痕迹勘验,分析人体损伤程度、各个车辆的碰撞形式和碰撞前的运动速度,运用PC-Crash软件进行事故仿真并验证其真实性。结果表明,仿真得到的人体损伤情况与实际情况相符;事故参与方的最终停止位置、碰撞速度与实际勘验数据相比,误差均小于10%,说明仿真结果与实际勘验的结果相吻合。此方法对复杂的交通碰撞事故能够进行模拟,并且仿真具有一定的真实性,为交通管理部门进行事故责任认定提供了理论支撑。 展开更多
关键词 事故仿真 多车碰撞事故 痕迹勘验 PC-Crash软件
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PDC钻头恒扭矩工具工作特性分析
5
作者 易先中 夏广坤 +1 位作者 陈霖 贺育贤 《现代机械》 2024年第2期49-54,共6页
针对依靠经验制造的恒扭矩工具的螺旋组件,无法保证在不均匀地层中的工作性能。通过对螺旋组件进行受力分析,建立了恒扭矩工具内芯的微分运动方程。使用仿真软件对钻头端所受不同频率冲击扭矩进行仿真分析,同时改变螺旋内芯的螺纹导程... 针对依靠经验制造的恒扭矩工具的螺旋组件,无法保证在不均匀地层中的工作性能。通过对螺旋组件进行受力分析,建立了恒扭矩工具内芯的微分运动方程。使用仿真软件对钻头端所受不同频率冲击扭矩进行仿真分析,同时改变螺旋内芯的螺纹导程、螺纹中径进行仿真分析。螺旋组件的螺纹导程为210 mm和270 mm时钻柱底部峰值较小,螺纹导程为210 mm时扭矩变化率为3.75%,螺纹导程为270 mm时扭矩的变化率为负3.6%。螺纹升角影响启动扭矩的大小,随着螺纹升角的增大,启动扭矩也在增大,螺纹升角在0.4~0.6之间取值时对扭矩偏离比的影响很大。恒扭矩工具结构参数工作特性研究对恒扭矩工具设计、使用有一定意义。 展开更多
关键词 恒扭矩 螺旋组件 粘滑振动 动力学仿真
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涪陵页岩气井射孔及滑移段套管变形特征分析 被引量：1
6
作者 易先中 孙养清 +4 位作者 万继方 陈辉 姚秀田 吴霁薇 张仕帆 《石油机械》 北大核心 2023年第9期114-123,共10页
涪陵区块页岩气老井在分段多级压裂后滑移段套管变形严重,将会影响后期优化改造效果,且目前对该区块套管变形特征分析较少。为此,通过结合现场测井数据,建立不同射孔参数、水泥环材料属性、页岩滑移量的套管-水泥环-地层耦合模型,并采... 涪陵区块页岩气老井在分段多级压裂后滑移段套管变形严重,将会影响后期优化改造效果,且目前对该区块套管变形特征分析较少。为此,通过结合现场测井数据,建立不同射孔参数、水泥环材料属性、页岩滑移量的套管-水泥环-地层耦合模型,并采用经典Lame公式验证模型的正确性。数值分析结果表明:ø139.70 mm×10.54 mm的P110无损套管受周向挤压与上覆压力时的应力变化率相近,但射孔后套管的周向挤压应力变化加快,此时套管易产生较大变形,45°、90°相位角射孔比30°、60°、120°和180°相位角射孔对套管强度的影响小;45°方向页岩滑移下,套管最大等效应力位于滑移面上接触点,微小的滑移量将导致套管严重变形,页岩滑移量为4.243 mm时,套管的总变形量为3.957 mm;增大水泥环在页岩滑移处的弹性模量能减少套管的最大等效应力,但套管的总形变量也相对增加。水泥环弹性模量为7 GPa时,减小或增大泊松比至0.26以上均能降低套管的最大等效应力,但对预防套管变形效果不明显。设计的套管受内压地面试验装置及搭建室内试验平台,可为套管变形分析提供试验指导。 展开更多
关键词 涪陵页岩气 套管变形 水泥环 射孔 滑移 数值分析
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复杂腐蚀缺陷对管道损伤失效的特性研究 被引量：1
7
作者 赵鑫波 易先中 +3 位作者 易军 万继方 陈辉 殷光品 《机床与液压》 北大核心 2023年第18期197-204,共8页
腐蚀是危害管道性能和影响运输安全的重要因素。采用有限元软件建立复杂矩形和圆形两类腐蚀缺陷管道模型,通过全尺寸爆破试验数据对模型进行验证。分析复杂矩形腐蚀缺陷的长度比、宽度比、深度比和复杂圆形腐蚀缺陷的半径、深度对管道... 腐蚀是危害管道性能和影响运输安全的重要因素。采用有限元软件建立复杂矩形和圆形两类腐蚀缺陷管道模型,通过全尺寸爆破试验数据对模型进行验证。分析复杂矩形腐蚀缺陷的长度比、宽度比、深度比和复杂圆形腐蚀缺陷的半径、深度对管道失效行为的影响,基于数值分析结果对管道完整性进行综合评价。结果表明:模型误差为4.2%~4.6%,低于试验误差;两类复杂腐蚀缺陷区域应力均呈对称分布,环向应力均大于轴向应力;复杂矩形腐蚀缺陷的深度比对失效压力影响最大,宽度比最小;当长度比达到0.5后,管道失效压力稳定在9.5 MPa;复杂圆形腐蚀缺陷的浅腐蚀深度对管道性能影响更为明显;轴向力对管道失效压力影响较小。 展开更多
关键词 油气管道 复杂腐蚀缺陷 失效压力 数值分析 管道完整性
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致密储层水平分支井聚簇孔的产注性能研究 被引量：1
8
作者 易先中 乔少锋 +3 位作者 刘航铭 贺东旭 姚秀田 陈辉 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期77-83,共7页
致密油开发多采用水平井多段多簇压裂的开采方式,而裂缝形状及延伸难以精确控制,压裂液污染严重,危害周边水体。针对上述问题,为了更加安全、高效动用致密油藏,提出了水平分支井聚簇孔井型开采方式,并通过模拟软件建立基于油水两相渗流... 致密油开发多采用水平井多段多簇压裂的开采方式,而裂缝形状及延伸难以精确控制,压裂液污染严重,危害周边水体。针对上述问题,为了更加安全、高效动用致密油藏,提出了水平分支井聚簇孔井型开采方式,并通过模拟软件建立基于油水两相渗流分布机理的泄油模型。通过产能预测,选择分支夹角和位置布置最优的鱼骨形水平分支井,将此井型应用于水平分支井聚簇孔井型并研究其产注性能。研究表明:聚簇孔井型泄油面积更广、见水更快。聚簇孔井型具有较好的产注性能,施工周期更短、更加安全高效。相同条件下衰竭开采10 a后,聚簇孔井型相比鱼骨形水平分支井增产约11.12%;LD-1平台长71井组采用聚簇孔井型模拟开采4 a,平均日产油增加13.21%;邻井注采模拟条件下开采20 a,采用聚簇孔井型作为注入井,相较于鱼骨形水平分支井,单井累计产油量提升约23.7%。该研究可为聚簇孔井型的结构优化和致密储层的高效开采提供技术参考。 展开更多
关键词 水平分支井 聚簇孔 产注性能研究 渗流分析 致密储层
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轨道式铁钻工旋扣钳动态特性分析
9
作者 易先中 张仕帆 +4 位作者 万继方 陈辉 陈志湘 邓志勇 贺东旭 《机床与液压》 北大核心 2023年第10期137-142,共6页
旋扣钳是轨道式铁钻工的重要组成部分,其受力和运动特性对整机性能有重要影响。提出一种新型轨道式铁钻工旋扣钳,建立旋扣钳力学模型,利用ADAMS软件对其进行力学特性分析。随后,利用机构的结构分析与综合方法对旋扣钳关键铰点进行运动... 旋扣钳是轨道式铁钻工的重要组成部分,其受力和运动特性对整机性能有重要影响。提出一种新型轨道式铁钻工旋扣钳,建立旋扣钳力学模型,利用ADAMS软件对其进行力学特性分析。随后,利用机构的结构分析与综合方法对旋扣钳关键铰点进行运动学分析。研究结果表明:旋扣钳在旋扣过程中的接触力与驱动力均在允许范围内,证明旋扣钳结构设计的合理性;建立旋扣钳关键铰点的位移方程、速度方程以及加速度方程,继而得到偏转角α2的活动范围为5°~76°、α3的活动范围为14°~85°以及α4的活动范围为0°~65°。 展开更多
关键词 轨道式铁钻工 旋扣钳 接触仿真 运动学分析 ADAMS仿真
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下部钻柱扭摆运动的力学特性实验研究
10
作者 易先中 杨泽红 +4 位作者 马苏南 陈辉 贺东旭 乔少峰 易军 《现代机械》 2023年第4期28-32,共5页
国内钻柱扭摆减阻技术尚不成熟,缺乏钻柱扭摆减阻的理论研究和试验数据的支撑。为此,利用相似参数搭建扭摆运动钻柱力学特性试验平台,通过试验分析了地面扭矩传递范围、反扭矩作用范围,以及扭摆作用对载荷传递的影响、扭摆角度对载荷传... 国内钻柱扭摆减阻技术尚不成熟,缺乏钻柱扭摆减阻的理论研究和试验数据的支撑。为此,利用相似参数搭建扭摆运动钻柱力学特性试验平台,通过试验分析了地面扭矩传递范围、反扭矩作用范围,以及扭摆作用对载荷传递的影响、扭摆角度对载荷传递的影响、扭摆速度对载荷传递的影响。试验平台测试结果表明,适当增加扭摆角度和扭摆速度有利于钻压平稳,保持工具面稳定。 展开更多
关键词 钻柱 扭摆运动 试验 相似原理
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