井喷是油田发生的一种现象,油田井喷发生后应立即采取措施进行井喷控制,否则一旦失控将会造成巨大损失。在对井喷问题的解决方法上,一般是打人海战术,完全利用作业人员将抢喷阀安装在有高速油气流喷出的井口,以完成井喷抢险工作。但是因为恶劣的现场条件和危险的操作环境,难以保证作业人员的安全,且会浪费很多的财力和物力。随着国家越来越重视安全生产、企业越来越重视工人的工作环境和安全,开发用于油田抢喷的机器人研究工作越发重要和迫切。本文针对修井过程中的井喷提出油田抢喷机器人整体结构方案,建立井喷数学模型,基于CFD计算流体力学分析软件动网格技术对井喷条件下机器人末端抢喷阀的运动进行模拟仿真,分析机器人末端抢喷阀的受力,由动态静力学分析求解抢喷机器人各关节的受力,并取得一些创新性成果。1.基于油田抢喷机器人的作业要求及性能分析,提出机器人的整体结构方案。建立井喷仿真工况以及井喷数学模型,研究喷出液体竖直高度和水平距离与喷出液体速度、油管直径、喷出液体液滴半径以及外界风力强度之间的关系。2.抢喷过程中由于机器人末端抢喷阀受到流体的冲击,导致安装位置的不准确,故抢喷作业中机器人末端抢喷阀的受力大小是极为重要的问题。基于计算流体力学CFD软件动网格技术对井喷条件下的机器人末端抢喷阀进行运动模拟仿真,分析井喷环境下机器人末端抢喷阀的受力大小,由机器人末端抢喷阀运动到不同位置时的受力拟合机器人末端抢喷阀在x方向和y方向受力随位置变化的函数表达式。3.基于动态静力学分析方法建立油田抢喷机器人的动态静力学数学模型,分析机器人各杆件的受力情况,求解抢喷机器人运动过程中关键零部件受力随位置变化的关系以及关键零部件受力最大时机器人的位置姿态,该分析可作为电机选型的参考依据,也可以为机器人机构的优化设计提供参考。