通过对转子轴向移动式无级变矩永磁缓速器工作原理的研究,提出一种鼓式双转子永磁缓速器结构设计方案.根据设计目标以及车辆制动法规要求,基于永磁制动理论,采用MATLAB辅助设计确定了双转子永磁缓速器关键结构参数.通过ANSYS EM三维电磁场瞬态仿真模块,建立有限元仿真模型,对缓速器输出的制动力矩输出进行仿真分析,验证其在不同工作模式下的制动力矩,研究双转子完全工作状态下转子的转速与输出制动力矩的关系、输出制动力矩的调节特征.研究表明:所设计的永磁缓速器的制动力矩输出满足车辆的要求,其输出的制动力矩具有无极线性调节特性,还有性能提升空间.

储罐在偶发爆炸载荷作用下易发生结构破坏,致使罐内储液流出,从而造成巨大的经济损失,但采用弱顶设计的储罐在此类事故发生时能减少损失.为此,以立式拱顶储罐为研究对象,综合考虑储罐破坏过程中内部压力、应力以及裂纹扩展等因素,建立了基于多判别条件的储罐内爆弱顶性能评价方法.同时,通过数值模拟手段,采用CEL(coupled Euler-Lagrange,耦合欧拉-拉格朗日)流固耦合算法建立了储罐内爆三维有限元模型,对内爆载荷作用下储罐的破坏过程及不同影响因素下储罐的弱顶性能开展研究.计算结果表明:在基于压力和应力的弱顶性能评价中,储罐在90°,135°,180°位置处的峰值压力比大于1,满足弱顶要求;在基于结构断裂的弱顶性能评价中,由于裂纹延伸到液位以下,2条裂纹分别穿过液位1.99 m和5.21 m,储罐不具备弱顶性能.随着储罐容积的增加、液位的升高,储罐的弱顶性能增强.根据计算所得结果,采取在液位以上设置防护圈的方法对储罐进行优化,使得非弱顶储罐满足弱顶结构设计要求.所建立的储罐弱顶性能评价条件可为储罐的弱顶设计及分析提供参考.

为提高永磁吸附式管外壁爬行机器人运行过程中的吸附力稳定性,解决吸附能力与运动灵活性之间的矛盾,对变磁力吸附单元结构进行了研究.通过建立变磁力吸附单元有限元模型,并分析圆柱磁体的旋转角度和衔铁气隙距离对磁吸附力的影响,应用MATLAB软件拟合出磁力控制函数的数学模型.运用此数学模型控制伺服电机,使任意气隙间距下都反馈出相应的伺服电机旋转角度,进而控制磁吸附力大小,保证机器人爬行过程中磁吸附力的稳定.通过测量实验,表明此磁力控制方法可行有效.

人工压裂是致密油藏增产提液的重要手段,准确评价人工裂缝导流能力是进一步开展产能预测的基础.常规室内实验采用均匀铺砂方式无法准确模拟实际储层人工裂缝从井底到远端支撑剂浓度逐渐降低的分布特征,通过开展5种类型沉积岩岩板(滩坝砂、砂砾岩、浊积岩和2种露头岩心)多段非均匀铺砂导流能力测试实验,测试了主裂缝非均匀铺砂模式下的导流能力,并从岩石成分和粒度组成的角度分析了不同沉积岩导流能力产生差异的原因.实验结果表明,非均匀铺砂方式相比于均匀铺砂平均导流能力低4.7～8.5个百分点;当闭合应力为60 MPa时,滩坝砂储层导流能力损失最小,浊积岩储层居中,砂砾岩储层损失最大,导流能力损失率为38.9％～53.7％;其原因是不同沉积岩的抗压能力不同,导致支撑剂嵌入深度不同,从而引起导流能力差异,这为不同类型致密储层保持合理地层压力提供了依据.

为了进一步减小永磁缓速器的尺寸,提出一款基于Halbach阵列的永磁缓速器,永磁铁采用Halbach阵列后使缓速器中气隙的磁密强度大,制动力矩增加.建立永磁缓速器优化模型,优化后的径向尺寸明显降低.利用Maxwell软件对缓速器进行制动力矩和涡流场的仿真分析,进一步证明了Halbach式永磁缓速器优于常规永磁缓速器.将Maxwell计算得到的铜耗导入到ANSYS Workbench进行磁热耦合联合仿真,结果表明Halbach式铜环温度较常规式略有升高,但能保证温度处于合理范围内.

汽车永磁无级缓速器有利于实现各种路况下的最佳缓速制动.笔者研究了永磁缓速的工作原理,提出了一种新型轴向移动式的无级调速设计方案,通过理论分析计算确定了设计参数,并采用Matlab中的fmicon函数模块进行二阶非线性结构优化得出关键结构的最优解.利用ANSOFT软件建立了三维电磁场有限元仿真模型,对永磁缓速器进行磁场和制动力矩的静态和瞬态分析,分析磁场的分布特点和影响因素,对转子总成与定子鼓之间不同轴向位置的制动力矩分析表明,该缓速器能够实现良好的线性控制和稳定的制动力矩输出,能够满足无级缓速制动的需要.

针对石化等工业及民用环境下的铁磁性管道研究一种非包围式永磁吸附管外壁爬行机器人,能够适应从200mm到1000mm的大管径变化,可替代人工进行安全、高效的检修、维护作业.研究了基于四杆机构的四轮臂机器人构型,设计了可调吸附力的永磁吸附模块,利用Ansoft软件建立吸附模块的吸附能力仿真分析模型,优化了吸附模块的各主要尺寸.建立机器人在最危险状态的动力学分析模型,对设计样机开展了实验研究,能够实现大管径范围内的有效吸附和爬行.

针对目前油藏特高含水期水驱开发效果多项评价指标相互独立、关联性差的特点,编制软件实现各项评价指标及分级标准临界值的动态输入,后台利用模糊评判法将油藏开发状况因素中的一些定性描述定量化,最终以数值的形式判断开发效果并呈现在人机交互界面.将以杏一～三区西部乙块地质特征和油田开发实际数据资料为基础验证软件运行结果,评价符合开发实际.使用此软件评价方便简单,结果全面可靠,同时由于数据录入的动态性,可应用于同类型的其他油藏.

为了解决抗高温高密度油基钻井液存在的静态沉降稳定性与动态沉降稳定性难以控制的技术难题,采用改进的VST沉降测试法对抗高温高密度油基钻井液的动态沉降稳定性进行了测量,分析了有机土、提切剂、润湿剂以及提切剂与有机土配比对钻井液沉降稳定性及流变性的影响.结果表明,有机土加量越大,钻井液静态与动态沉降稳定性越好,密度差越小,但钻井液黏度越高;提切剂与有机土达到合理配比时,可以提高钻井液沉降稳定性;抗200℃、密度为2.0 g/cm3全油基钻井液优化配方为:有机土加量为3.5％～4.5％,提切剂加量为0.25％～0.3％,提切剂与有机土加量最佳配比为1∶(17～18),润湿剂加量为2.5％.

Leakage creates extreme damage to oil and gas drilling and well cementation.Aiming at the problem that the leakage layer information cannot be figure out through existing calculation model with the on-site data,starting from stretching back leakage process,calculation model of permeable leakage layer depth and pressure was analyzed and established by utilizing non-Newtonian fluid mechanic and seepage mechanics.Then we established functional relation between leakage depth and total amount of liquid leakage by analyzing the relation of leakage occurrence time,leakage amount of drilling fluid and bits footage;and figure out the function relationship among leakage pressure,leakage flow and thickness of leakage layer according to the permeability loss mechanism.Therefore,a new computation model which calculates the leakage depth and pressure was put forward and was applied to a particular block in some oil field to analyze the leakage problems.This method provides the basis not only for determining the leakage layer information accurately,but also for selecting and designing drilling fluid system,cement slurry and parameters of drilling and cementing reasonably.