【摘要】：地熱資源作為清潔可再生能源,其發(fā)電技術不受季節(jié)、氣候限制,并且可大幅度降低溫室效應和酸雨對環(huán)境的影響。除此之外其發(fā)電成本僅為太陽能發(fā)電的10%,只有風力發(fā)電的一半。它的儲量可觀,僅開發(fā)地殼中2%的干熱巖資源儲量就能產生2×10~(38)J的能量,相當于8.6×10~(27)t標準煤產生的熱量。由于干熱巖通常埋深在地表3千米到10千米以下,巖石致密切硬度較高、可鉆性差,再加上溫度通常在200℃-600℃,導致鉆進過程中鉆進效率低、鉆井周期過長,使得鉆進成本的居高不下成為世界難題。潛孔錘鉆進技術在大硬度、高強度以及強研磨性的干熱巖地層鉆進中有廣闊的應用前景。目前發(fā)展較為成熟的氣動潛孔錘鉆進技術,其單次沖擊功比常規(guī)液動潛孔錘要大很多,碎巖效率也高很多。但由于液動潛孔錘驅動介質的不可壓縮性使得液動錘在工作過程中受深井內圍壓影響小,并且液動錘能量轉化率高,以及應用范圍廣等眾多優(yōu)點使得國內外的高校、研究院、鉆具公司研究設計鉆進效率可以比肩氣動錘的高能液動錘。盡管取得了一定的進展但目前為止市場還沒有出現廣泛應用的產品。面對干熱巖鉆進中對高能液動錘的迫切需求,本文針對SC86H高能射流式液動潛孔錘的硬質合金射流元件與硬質合金活塞桿易破碎問題,研究設計過載保護裝置,并通過計算機模擬分析完成保護裝置結構的數值優(yōu)化,進行臺架試驗驗證結構的可靠性。本文主要工作內容有:(1)在研究潛孔錘發(fā)展現狀的基礎上,分析總結目前市場液動錘的研究現狀,提出存在的部分問題,總結出本文的研究目的與研究計劃。(2)為解決SC86H型高能液動錘中的硬質合金射流元件脆性大,當受到較大沖擊載荷時易斷裂的問題。研究并設計改變沖擊應力波在射流式液動錘傳播路徑的結構,基于Ansys/Ls-dyna顯示動力學分析方法,對液動錘在回程過程中,活塞桿—沖錘系統撞擊中接頭與撞擊缸體兩種不同的模型進行仿真分析,探究在兩種不同模型中,應力傳播路徑的變化以及射流元件受到的沖擊應力大小的變化。(3)根據流體力學理論結合仿真模擬技術,設計安全閥裝置來防止過大的射流流量進入潛孔錘工作結構。建立安全閥內部流場的三維模型,運用hypermesh軟件對內部流場模型進行有限元網格劃分,然后在Fluent中設置相關仿真參數,得到的模擬結果用于安全閥尺寸參數的確定。(4)分別開展中接頭與安全閥的臺架驗證試驗,驗證中接頭對射流元件的保護作用,確保安全閥對液動錘工作性能不影響并且在過載工作時及時保護液動錘內部結構。
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P634.4

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本文編號：2669485