本文選題：螺桿鉆具　切入點(diǎn)：定子襯套熱老化　出處：《西南石油大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：隨著我國(guó)油氣資源勘探開(kāi)發(fā)向深部地層邁進(jìn),螺桿鉆具定子橡膠受井下高溫?zé)崂匣绊懭找婷黠@,導(dǎo)致螺桿鉆具機(jī)械輸出性能衰減嚴(yán)重。螺桿馬達(dá)定子橡膠主要遭受井下環(huán)境溫度和定子橡膠滯后生熱的共同老化作用,定子橡膠的熱老化是導(dǎo)致螺桿鉆具機(jī)械輸出效率衰退的重要原因之一;目前的螺桿鉆具工作100多小時(shí)后其機(jī)械輸出效率往往會(huì)從50%左右下降到35%左右,這個(gè)衰退已經(jīng)嚴(yán)重影響了鉆進(jìn)效率,因此迫切需要清楚熱老化對(duì)螺桿鉆具定子橡膠力學(xué)性能及螺桿鉆具定子襯套工作性能的影響,以在設(shè)計(jì)之初提出減小螺桿鉆具機(jī)械輸出性能的綜合方案。本文基于螺桿馬達(dá)定子橡膠不同溫度下的熱老化實(shí)驗(yàn),通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)得出應(yīng)力應(yīng)變數(shù)據(jù)并擬合出Mooney-Rivlin模型常數(shù)和Yeoh模型常數(shù)并對(duì)所得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及所求得的模型常數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,再運(yùn)用所求得的模型常數(shù)結(jié)合定子橡膠滯后生熱研究進(jìn)行一系列仿真對(duì)比分析,最后對(duì)螺桿馬達(dá)鉆進(jìn)性能參數(shù)計(jì)算公式進(jìn)行了進(jìn)一步的完善和推導(dǎo),并代入相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。具體工作開(kāi)展如下:(1)進(jìn)行了不同溫度下的螺桿馬達(dá)定子橡膠襯套的熱老化實(shí)驗(yàn),通過(guò)拉伸實(shí)驗(yàn)得出應(yīng)力-應(yīng)變數(shù)據(jù),并利用Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型的本構(gòu)模型常數(shù)擬合理論擬合出了不同溫度下的Mooney-Rivlin模型和Yeoh模型本構(gòu)模型常數(shù)。(2)通過(guò)仿真模擬實(shí)驗(yàn)將模型計(jì)算結(jié)果和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果對(duì)比,進(jìn)行Mooney-Rivlin模型與Yeoh模型用于螺桿馬達(dá)定子橡膠力學(xué)分析的適用性研究,得出Mooney-Rivlin模型更適合用于螺桿馬達(dá)定子橡膠力學(xué)性能分析,為后續(xù)螺桿馬達(dá)定子襯套的仿真研究選定了更加可靠的橡膠本構(gòu)模型。(3)基于環(huán)境溫度場(chǎng),進(jìn)行了考慮環(huán)境溫度熱老化與不考慮環(huán)境溫度熱老化常規(guī)壁厚定子襯套和等壁厚定子襯套熱力耦合對(duì)比仿真計(jì)算分析,得出兩種壁厚定子襯套考慮環(huán)境溫度熱老化與不考慮環(huán)境溫度熱老化的仿真結(jié)果存在很大差異,研究結(jié)果不僅能為螺桿馬達(dá)定子襯套線型設(shè)計(jì)及過(guò)盈量選取提供一定的參考,更證明了對(duì)螺桿馬達(dá)定子橡膠襯套進(jìn)行熱老化研究具有重要意義。(4)進(jìn)行了考慮環(huán)境溫度熱老化和不考慮環(huán)境溫度熱老化的常規(guī)壁厚定子襯套滯后生熱的仿真分析,得出考慮環(huán)境溫度熱老化和不考慮環(huán)境溫度熱老化常規(guī)壁厚定子襯套滯后生熱溫度分布差別很小,但是其最大溫升隨井深的變化規(guī)律有較大差異。證明了環(huán)境溫度熱老化對(duì)定子橡膠的滯后生熱同樣有較大影響。(5)在螺桿鉆具定子襯套滯后生熱分析研究的基礎(chǔ)之上,通過(guò)對(duì)模型進(jìn)行處理,進(jìn)行了螺桿馬達(dá)定子襯套聯(lián)合溫度場(chǎng)(環(huán)境溫度場(chǎng)和滯后生熱溫度場(chǎng))的雙熱源(環(huán)境溫度熱和滯后生熱)熱老化熱力耦合仿真研究,研究結(jié)果將為螺桿馬達(dá)定子橡膠襯套的線型設(shè)計(jì)及過(guò)盈量選取提供更準(zhǔn)確的參考。(6)對(duì)螺桿馬達(dá)鉆進(jìn)效率的計(jì)算公式進(jìn)行了更進(jìn)一步的推導(dǎo)和完善,并代入具體參數(shù)數(shù)值進(jìn)行了計(jì)算和總結(jié),獲得了聯(lián)合溫度場(chǎng)考慮雙熱源熱老化對(duì)螺桿馬達(dá)鉆進(jìn)效率的影響規(guī)律。通過(guò)進(jìn)行以上的研究工作,本文實(shí)現(xiàn)了一套系統(tǒng)的螺桿馬達(dá)定子橡膠襯套的熱老化研究。不僅為螺桿馬達(dá)定子襯套進(jìn)行熱老化研究選取了可靠的橡膠材料本構(gòu)模型,提供了不同溫度工況的橡膠本構(gòu)模型常數(shù),研究結(jié)果更能為提高螺桿馬達(dá)鉆進(jìn)效率的工作起到積極的指導(dǎo)作用。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TE921.2;TQ336.4

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本文編號(hào)：1578673