本文關(guān)鍵詞：螺桿鉆具旁通閥結(jié)構(gòu)性能仿真分析研究　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：旁通閥作為螺桿鉆具的主要組成部件之一,其工作性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到螺桿鉆具能否正常工作。旁通閥的使用壽命,對螺桿鉆具的使用壽命有著重要的影響。在鉆井作業(yè)過程中,常常會出現(xiàn)旁通閥的過度沖蝕、刺漏、無法正常開啟和關(guān)閉等現(xiàn)象,這些都會造成旁通閥無法正常工作,對鉆井作業(yè)造成很大的影響。因此,本文以(?)172mm規(guī)格的螺桿鉆具旁通閥為例,采用Fluent軟件對旁通閥開啟狀態(tài)和關(guān)閉狀態(tài)的流場特性進(jìn)行仿真分析,并用離散相模型對旁通閥的耐沖蝕特性進(jìn)行仿真分析。本文主要完成的工作內(nèi)容有:(1)在研究螺桿鉆具發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,分析和總結(jié)目前旁通閥的研究和應(yīng)用現(xiàn)狀,總結(jié)存在的主要問題,并提出本文的研究目的和研究計(jì)劃。(2)對螺桿鉆具以及旁通閥的組成結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究,分析了旁通閥的工作力學(xué)特點(diǎn)和主要失效原因。(3)建立旁通閥內(nèi)部流場的三維仿真模型,在并在ANSYS軟件完成仿真模型的有限元網(wǎng)格劃分。在Fluent軟件中,根據(jù)螺桿鉆具旁通閥內(nèi)部流場的特點(diǎn),設(shè)置相關(guān)的仿真參數(shù)。(4)給定不同的鉆井液流量,分析了在不同開度和關(guān)閉條件下,旁通閥內(nèi)部流場的特性。仿真結(jié)果表明閥芯內(nèi)部流場存在較大的壓力和速度梯度;在旁通閥的側(cè)孔通道內(nèi),鉆井液的流速較高。并根據(jù)仿真結(jié)果,提出對旁通閥結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施。(5)運(yùn)用離散相模型,仿真分析不同流量、不同含沙量的鉆井液對旁通閥的沖蝕特性。仿真結(jié)果表明,在旁通閥全開位置時(shí),其受到的沖蝕磨損最為嚴(yán)重;且沖蝕磨損率與鉆井液的流量、泥砂含量有關(guān)。根據(jù)仿真結(jié)果,提出旁通閥結(jié)構(gòu)的優(yōu)化措施。本文結(jié)合螺桿鉆具旁通閥的樣本和實(shí)際工作情況,應(yīng)用CFD軟件對螺桿鉆具旁通閥開啟和關(guān)閉狀態(tài)的流場特性進(jìn)行分析,并根據(jù)仿真結(jié)果對螺桿鉆具旁通閥的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化,到達(dá)更好地控制旁通閥工作的性能,提高鉆井過程工作效率的目的。同時(shí),采用CFD軟件中的離散相模型,對旁通閥受到?jīng)_蝕磨損最為嚴(yán)重的部位進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn),對于提高旁通閥的使用壽命具有一定的參考意義。
[Abstract]:In this paper , the characteristics of the bypass valve in the open state and the closed state of the bypass valve are analyzed and summarized , and the characteristics of the flow field in the bypass valve are analyzed and summarized . The simulation results show that the flow velocity of the bypass valve is higher in the side hole channel of the bypass valve . ( 5 ) By using the discrete - phase model , the erosion characteristics of the bypass valve are simulated and analyzed . The simulation results show that the erosion wear is the most serious when the bypass valve is fully opened . According to the simulation results , the flow field characteristics of the bypass valve of the screw drilling tool are analyzed . According to the simulation results , the structure of the bypass valve of the screw drilling tool is optimized and the working efficiency of the drilling process is improved . At the same time , the structure improvement is carried out on the part where the erosion wear is the most serious by using the discrete phase model in the CFD software , and has a certain reference significance for improving the service life of the bypass valve .

【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TE921.2

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本文編號：1395192