發(fā)布時間：2017-12-30 07:24

  本文關(guān)鍵詞：指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具組合動密封設(shè)計　出處：《中國地質(zhì)大學（北京）》2011年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是20世紀末期發(fā)展起來的一項尖端的自動化鉆井技術(shù),主要用于水平井、超深井、大位移井、高難定向井等特殊工藝井的導(dǎo)向鉆進,它能夠自動、靈活地調(diào)整井斜與方位,控制精度高、鉆探能力強,實現(xiàn)了鉆進的自動化,代表了當今世界鉆井技術(shù)發(fā)展的最高水平(趙金海,2002)。 石油鉆井井下的工作環(huán)境十分惡劣,鉆井液的溫度和壓力隨著井深的增加而逐漸升高,鉆井液中含有砂粒及巖屑等固相和其它的化學物質(zhì),這些因素都會直接影響井下工具的密封效果,而目前國內(nèi)導(dǎo)向工具的井下動密封設(shè)計還存在很多問題,尤其是在這種高溫高壓以及惡劣工作條件下的密封件的密封性能還遠遠達不到規(guī)定的密封要求。因此針對井下導(dǎo)向工具的工作要求及工作環(huán)境設(shè)計了具有自動徑向補償功能的組合動密封結(jié)構(gòu),該組合密封較好地滿足了導(dǎo)向鉆井工具的動密封要求,提高了井下密封結(jié)構(gòu)的可靠性及使用壽命。 本文首先對國內(nèi)現(xiàn)有的幾種常用密封結(jié)構(gòu)的特點、研究現(xiàn)狀及優(yōu)缺點等進行了簡要分析,對導(dǎo)向工具建立力學模型進行優(yōu)化求解,并結(jié)合有限元分析得到心軸在導(dǎo)向時的最佳施力位置及應(yīng)力分布情況以及軸的彎曲變形對下端密封的影響,并對旋轉(zhuǎn)心軸的疲勞壽命進行了分析;針對導(dǎo)向鉆井工具的工作要求及工作特點設(shè)計出一種具有自動徑向補償功能的組合動密封裝置,該組合密封由機械密封、波紋管與螺旋密封組成。本文重點對波紋管及機械密封進行了詳細的設(shè)計、計算與分析。波紋管主要起到徑向補償?shù)墓δ?用來消除軸的彎曲變形對后端密封的影響,是此組合密封的關(guān)鍵部件,利用ANSYS有限元分析軟件對波紋管的設(shè)計及其結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化進行了詳細的分析,并分別研究了波紋管各參數(shù)的變化對其剛度、穩(wěn)定性、應(yīng)力分布狀態(tài)等性能的影響,最終確定出滿足使用要求下的最佳幾何結(jié)構(gòu)參數(shù),并對其疲勞壽命進行了計算;最后對機械密封動、靜環(huán)的接觸應(yīng)力以及端面的變形進行了分析,并對密封環(huán)的熱應(yīng)力進行了有限元分析,提出一些減小其熱應(yīng)力的方法與措施。通過本文最終的計算與分析得到該組合密封滿足井下密封要求并具有較高的使用壽命,本設(shè)計為井下惡劣環(huán)境下的動密封設(shè)計提供了一種新的設(shè)計方法。
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【學位授予單位】：中國地質(zhì)大學（北京）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TH136

【參考文獻】

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本文編號：1353931