在大位移井、水平井鉆井作業(yè)過程中,鉆鋌施加給鉆頭的鉆壓接近于零,鉆頭受到軸向的振動激勵,引起上部鉆柱振動。國內(nèi)外主要使用水力加壓器解決鉆頭托壓與鉆柱振動問題,水力加壓器將鉆柱與下部鉆具柔性連接,利用鉆頭水眼節(jié)流壓降為鉆頭提供能量,從而減小鉆柱耦合振動及鉆壓波動,有效地解決了跳鉆、送鉆不均勻等問題。現(xiàn)有的水力加壓器工作行程短,工作中很難控制在行程工作段,只起到軸向減振作用,不能減小扭轉(zhuǎn)振動;水力加壓器密封結(jié)構(gòu)在鉆井液高速沖刷下,易造成沖蝕磨損,引起活塞腔內(nèi)的鉆井液泄露導(dǎo)致鉆壓下降甚至為零。針對上述問題,本文設(shè)計了一種新型水力加壓器,并進(jìn)行了有限元分析,本文完成的工作如下:（1）調(diào)研分析了水力加壓器的發(fā)展情況,分析了水力加壓器工作機(jī)理,確定水力加壓器各部件的主要工作力學(xué)特點。分析了水力加壓器的各種失效形式。（2）設(shè)計一種水力加壓器,計算水力加壓器扭矩傳遞機(jī)構(gòu)與扭矩減振等機(jī)構(gòu)尺寸及強度參數(shù),繪制其裝配圖、零件圖,完成水力加壓器的三維實體造型和虛擬裝配。（3）建立水力加壓器缸套、芯軸、扭矩減振機(jī)構(gòu)有限元仿真模型,利用ABAQUS有限元軟件對水力加壓器部件進(jìn)行有限元分析,包括缸套、芯軸、扭矩減振... 

【文章來源】：西南石油大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：97 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１鉆井用水力加壓器結(jié)構(gòu)示意圖??

?西南石油大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文???１?２＿?生丄?ｉ?７?１?ｍ?１１?［２?１３?１４?１５?１６??１－上接頭；２－—級缸套；３－—級活塞；４－回位彈簧；５－滑閥；６－—級活塞芯軸；７－Ｙ型密封圈；８－??鎖緊螺母；９－二級活塞；１０－二級缸套；１１－二級活塞芯軸；１２－三級缸套；１３－?Ｙ型密封圈；１４－擋??瓦；１５－下接頭；１６連接套??圖１－２水平井水力加壓器結(jié)構(gòu)示意圖??１９９７年大慶石油學(xué)院李子豐？為了簡化鉆進(jìn)操作、便于控制井眼軌道、延長鉆具的??使用壽命，提出了液力井斜控制減振——推進(jìn)器，如圖１－３，該工具有井斜控制、減振和??推進(jìn)三大功能。通過調(diào)節(jié)鉆井泵排量，工具可實現(xiàn)伸出和縮進(jìn)，從而調(diào)節(jié)穩(wěn)定器與鉆頭之??間的距離，從而改變鉆具組合的造斜特性。但鉆井液中的巖屑容易進(jìn)入活塞密封間隙，??與密封圈摩擦，造成密封圈失效，使水力加壓器失去加壓功能。??１?Ａ?２?３?４??Ａ?Ａ－Ａ??卜缸套；２－穩(wěn)定器；３－密封圈；４－內(nèi)筒??圖１－３液力井斜控制／減振／推進(jìn)器結(jié)構(gòu)示意圖??１９９９年西南石油學(xué)院林元華［＿”建立了兩種水力加壓器鉆壓計算的數(shù)學(xué)模型，分別計??算了井下馬達(dá)與水力加壓器組合的鉆壓。在計算井下馬達(dá)串聯(lián)在水力加壓器下方時，將??馬達(dá)輸出扭矩與馬達(dá)壓降關(guān)系簡化為線性關(guān)系，綜合考慮水力加壓器芯軸與缸套、活塞??與缸套，水力加壓器以下工具與井壁摩擦力，采用迭代法和壓力平衡法分別計算出馬達(dá)??壓降和鉆壓。經(jīng)川東北七里１９井的現(xiàn)場試驗驗證了兩種算法的正確性。??１９９９西南石油學(xué)院林元華［５］分析了鉆柱失效的原因，提出了在水力加壓器下加適當(dāng)??數(shù)量鉆鋌的方案，利用鉆鋌的軸向振

?水力加壓器結(jié)構(gòu)性能仿真分析與優(yōu)化???１９９９年西南石油學(xué)院杜春常［７］設(shè)計了一種鉆頭水力脈沖加壓器。解決了水力加壓器??在深井中鉆頭壓降小，鉆壓施加困難的問題。利用自激振蕩脈沖接頭產(chǎn)生水力脈沖射流，??改變井底流場壓力狀況，加快巖屑沿井眼環(huán)空上返速率，避免鉆頭對巖石重復(fù)切削，作??用在鉆具上的脈沖壓力對巖石產(chǎn)生沖擊。提高了鉆頭巖石破碎效率。如圖１－４所示。這??種水力加壓器自激振蕩脈沖接頭易損壞，在深井中水功率損失大，接頭產(chǎn)生的脈沖射流??能量較小，水力破巖、清巖能力大幅下降，導(dǎo)致機(jī)械鉆速降低。??一．．…Ｌ?２＿Ｌ?…４?．??１－接頭；２－活塞密封圈；３－液缸；４－活塞芯軸；５－配合接頭??圖１－４鉆頭水力脈沖加壓器結(jié)構(gòu)示意圖??２００１年浙江大學(xué)李玉海［８］分析了鉆柱的振動形式，建立了鉆柱扭轉(zhuǎn)、縱向振動的數(shù)??學(xué)模型，結(jié)合鉆柱損壞的實際情況，認(rèn)為振動是鉆柱損壞的主要原因，并以此為根據(jù)，??提出水力加壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計和現(xiàn)場實驗。驗證了水力加壓器具有防斜打直、減振、加壓的??功能。??２００２年江漢機(jī)械研宄所汪福華［９］針對Ｅａｓｔｍａｎ?Ｔｅｌｅｃｏ公司生產(chǎn)的液力推進(jìn)器推力小，??不適合常規(guī)井眼水平井鉆井等缺點，設(shè)計了?ＳＬ－１６０型液力加壓器，根據(jù)鉆進(jìn)參數(shù)的要??求，利用優(yōu)選活塞組件參數(shù)，以適應(yīng)不同地層鉆壓、排量和噴嘴壓降等的變化。該工具在??勝利油田盤４０－平１井１２０９？１４２２?ｍ井段、埕北２１—平１井３９４５．０４？４?３６４．２３?ｍ井段進(jìn)??行試驗，試驗結(jié)果表明帶有水力加壓器的鉆具鉆壓平穩(wěn)，平均機(jī)械鉆速分別為８．５ｍ／ｈ??和１０．５ｍ／ｈ。但這種水力加壓器行程較短，只有４０ｃｍ，很難控制

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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碩士論文
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[4]DQ-90型頂部驅(qū)動系統(tǒng)方案研究[D]. 路通.蘭州理工大學(xué) 2014
[5]鉆柱減振避振器設(shè)計及性能研究[D]. 吳歡.燕山大學(xué) 2013
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本文編號：3555349