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考虑洋流、台风、风浪、湍流内波流、海水腐蚀、地质运 动等复杂因素导致的冲击载荷以及悬吊、钻探过程中的动载荷,对关键承载零部件进行了 强度分析,验证了关键受力部件的可靠性. (3)构建了井口装备工作部件系统模型,研究工作状态下的各类接触面压力分布规律,提 高井口传统装备整机性能分析准确性,确保井口装备关键部件的承载力、韧性和强度,为 系统安全作业的提供了保障. (4)学校与江苏如通石油机械有限公司及江苏韩通韩通船舶重工有限公司建立了

2 个产 学研基地,为本土企业培养了大批技术人才. 南通大学

2 (1)油气开采成套装备建模和结构优化分析:针对油气开采成套装备复杂的系统,子系统 和零部件繁多,根据功能要求,运用机构拓扑结构学对井口装备进行解耦,建立各子系统 数字化模型并分析子系统之间的空间关联尺寸链误差, 应用尺寸链的理论与方法对装配误 差的扩散与控制进行研究,提高装配精度,完成模型到空间的映射构造和优化;

进行运动 学和动力学分析,研究整体和配套设备的动态建模和多阶模态规律,实现井口成套装备动 态性能评价. (2)模锻工艺优化:针对井口装备吊卡和卡瓦等关键部件的轻量化和使用效能的需求,基 于均匀性塑 性流动原理开发了成形工序变形量及预成形件形状尺寸协调分配技术,实现 锻件(卡身、内衬、主体及颚板等关键零件)形/性协同控制,发明了智能液压模锻锤和过 程质量精控方法,实现了全过程的实时工艺参数监控和检测. (3) 油气开采成套装备控制系统设计:建立液压缸-油路-节流阀系统的动力学模型,将视 觉实时监测、液压智能化控制,健康监控、故障报警技术应用于井口装备,实现了井口装 备的智能化.采用在线检测技术和主动容错技术,将永磁容错电机应用于监控系统中,提 高系统的故障容错能力,增加驱动系统的稳定性. 江苏韩通船舶 重工有限公司

3 (1)针对井口装备关键部件的摩擦和密封特性等功效,进行动静态接触对表面的形貌优化 设计,主要建立了适合不同材质和不同管径的牙板无损式表面形貌模型,解决了原来牙板 对套管外壁损伤或者打 滑的难题,完成了锻模和拉拔模具不同摩擦区的形貌优化. (2)基于内流场分析和流体动压润滑理论,在密封环端面设置有螺旋角、深度、分布间距、 几何形貌 的宏观上游泵送槽,在密封堰区域设置具有特定直径、深度、分布密度的微观 凹腔,这种非接触式跨 尺度织构化密封可以改善密封端面的摩擦性能,有效降低泄漏量, 提高密封性能,降低端面温升,利用自创的 单脉冲同点间隔多次 工艺在井口设备泵阀 上成功应用. (3)参与开展井口成套装备在钻井平台上的应用,实现高性能海工用钢在卡瓦、吊卡及内 衬件上的试用和应用,深入各类海工装备和衍生产品进行推广应用,为高校关键技术的应 用提供了有力的技术支持. 单位名称 排名 对本项目科技创新和推广应用情况的贡献 江苏如通石油 机械股份有限 公司

4 (1) 成功设计双活门闭合对开式液压吊卡,通过新设计的内置连杆机构、接触式机械锁扣 和触发机构,实现自动安全开合、顶驱起吊,钻具输送和姿态调整动作,重量降低 10%, 解决了轻量化和承载力之间的矛盾. (2)创新设计的阶梯卸荷结构,使得卡瓦分级承载,从结构上保证了液压卡瓦 1000T 的承 载力,突破了最大额定载荷 750T 液压卡瓦的极限;