利用SolidWorks三維CAD軟件，得到的本體的三維實體模型(見圖6)，利用COSMOS/Works自動劃分網格，建立有限元模型(見圖7、8)。劃分好的有限元模型與實體模型基本吻合，無“贅余”與“凹陷”，劃分較為準確。

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2.4.2邊界條件

????滅火閥工作時，下端面與空氣錘或鉆頭緊密接觸，上端面承受載荷(鉆壓和扭矩)。因此，取下端面為約束面，該面上所有節點的位移為零，除下端面上的節點外，其余節點自由。

2.4.3載荷條件

????在井下數千米，滅火閥受到的載荷情況十分復雜，是一個典型的隨機動載，起主要作用的載荷一是通過鉆柱傳來的鉆壓(p)與扭矩(M)，二是由泵壓與鉆井液液柱壓力在穩定器內腔產生的內壓(q)。

????根據設計要求，在取鉆壓與內壓時，按6000m深井的極限工作情況計算，以使滅火閥安全可靠。

????計算鉆壓：

??? p=α·β·p₀=2.0×1.6×300=640kN

式中：α為動載系數，無量綱；β為應力集中系數，無量綱；p₀為鉆壓，kN。

????根據現場實際應用情況，扭矩按ZP-520轉盤額定扭矩取值，即M=16850Nm，滅火閥內壓按6000m深井的極限工作情況，取q=84MPa(見圖8)。

2.4.4材料性能

????滅火閥本體的材料為40CrNiMo，其力學性能為彈性模量E=2.06×105MPa；剪切模量G=0.81×105MPa；泊松比μ=O.3；屈服應力σ_s=930MPa；強度極限σ_b=1080MPa。在計算過程中將材料性質定性為線彈性材料。

2.4.5強度分析

????用有限元分析軟件COSMOS/Works對上述有限元模型進行計算，得出了滅火閥本體內各單元的應力分布情況，最大應力值為164.1MP。因本體的最大應力值低于本體材料的屈服極限(930MPa)，其強度已經足夠。使用分析軟件進行設計檢查，顯示其最小安全系數為5.7，滅火閥本體結構具有足夠的強度儲備。

????空氣鉆井防燃爆監測系統是專門為監測氣體鉆井過程中返出氣體組分的變化而達到預防井下燃爆現象發生而配套開發研制的。它的工作原理是在監測到烴類氣體的情況下，通過檢測CO₂、CO、0₂、H₂S等氣體體積分數的變化來判斷是否有地層氣體進入井眼和是否發生井下燃爆^[6～7]。

????空氣鉆井防燃爆監測系統主要由氣樣采集及凈化裝置、氣體監測儀、壓力傳感器、圖像監測儀、無線傳輸模塊、監測平臺(監測數據采集、顯示與存儲)等組成。用于對井口氣體的成分數據進行采集、存儲、動態顯示，以便對氣體鉆井的過程進行安全監測。需要采集的數據包括：①井深；②二氧化碳含量；③一氧化碳含量；④氧氣含量；⑤甲烷等可燃氣體含量；⑥硫化氫含量；⑦溫度；⑧濕度。同時裝備攝像頭監視泄流管口的流體形態，并在數據采集系統上同步顯示其視頻。

??? 1)?采用VC語言進行編程，工業串口參數設置界面，保證數據傳輸有效性和正確率。

??? 2)?數據實時記錄和保存，曲線實時動態顯示。

??? 3)?可以進行報警閾值參數設置。系統具有超限報警功能，O₂、CO、CO₂、H₂S、CH₄和排砂管線取樣口壓力測量范圍的閾值可以根據研究成果進行合理設定。

??? 1)?在川東北地區，非儲層段陸相地層如上三疊統須家河組、中侏羅統千佛崖組等地層為含氣層段，氣體鉆進過程中遇到地層出氣，均有發生燃爆的可能性，一旦發生燃爆，造成的損失很大。

??? 2)?研制設計的滅火閥，強度符合現場實際要求，在正常氣體鉆進時作為單流閥，當井下發生可燃性氣體爆炸時，可有效阻斷氧氣的供應，控制燃爆的進一步擴大。

3)?空氣鉆井防燃爆監測系統的開發，能夠實時監測到返出氣體組分的變化和捕捉到井下燃爆現象，操作方便、界面友好。

4)?加強對地層的認識，實時監測，采取有效手段，保證空氣鉆井的安全、實現快速鉆進。

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