本文關(guān)鍵詞：連續(xù)油管注入頭結(jié)構(gòu)仿真分析與參數(shù)優(yōu)化研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：連續(xù)油管作業(yè)技術(shù)已廣泛應(yīng)用于石油工程中的采油、鉆井和測井等領(lǐng)域。注入頭是連續(xù)油管作業(yè)機最重要的組成之一,直接用于夾持連續(xù)油管,其結(jié)構(gòu)的合理與否將直接影響著連續(xù)油管的使用壽命。現(xiàn)場連續(xù)油管作業(yè)機注入頭在使用過程中,會出現(xiàn)夾緊裝置滾動系統(tǒng)的失效造成滾輪的損壞、井口防噴裝置動密封圈的失效、無支撐段油管被擠壓折斷、注入頭鏈條系統(tǒng)的磨損或斷裂,驅(qū)動軸的斷裂失效以及滾筒與液壓控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定造成連續(xù)油管速度起下不均勻等問題,嚴重影響了連續(xù)作業(yè)機的作業(yè)質(zhì)量。因此,本文對連續(xù)油管注入頭的關(guān)鍵部件進行了結(jié)構(gòu)性能分析和參數(shù)優(yōu)化研究,為提高注入頭作業(yè)性能和效率,延長使用壽命,提供理論支撐。具體研究內(nèi)容如下：(1)對注入頭的結(jié)構(gòu)組成及工作原理工作受力進行分析,對夾持力作了非均勻分布假設(shè),利用數(shù)學函數(shù)公式及彈性力學理論,建立了夾持應(yīng)力的表達式,為后續(xù)夾塊結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化提供理論支撐。(2)通過有限元分析夾塊的截面形狀,圓弧角、夾持方式、摩擦系數(shù)、開槽形狀及開槽數(shù)目對夾持性能的影響,建立夾持性能指標和評價方法,確定了影響因素的合理取值區(qū)間,并優(yōu)選出夾塊開槽的形狀,為夾塊槽形結(jié)構(gòu)的參數(shù)優(yōu)化做準備。(3)建立槽型夾塊夾持分析的參數(shù)模型,利用正交試驗方法對槽結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進行了敏感性分析,獲得了夾持性能與槽型夾塊結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響關(guān)系,縮小了參數(shù)的取值區(qū)間,在此基礎(chǔ)上對槽型夾塊結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)進行多目標優(yōu)化,得到了槽型夾塊的最佳結(jié)構(gòu)尺寸。(4)對注入頭鏈條系統(tǒng)進行了ADAMS動力學仿真分析,獲得了緊邊嚙合輪齒與滾子的接觸力變化曲線,并作為輪齒與滾子靜強度分析的載荷依據(jù),有限元分析得到了嚙合輪齒接觸應(yīng)力變化規(guī)律。(5)利用有限元軟件完成了輪齒結(jié)構(gòu)參數(shù)敏感性分析,通過正交試驗方法得到了輪齒結(jié)構(gòu)的最優(yōu)尺寸組合。上述研究為提高注入頭結(jié)構(gòu)的工作性能提供了新的分析思路和優(yōu)化方法,對注入頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有一定的指導意義。
【關(guān)鍵詞】：連續(xù)油管 注入頭 結(jié)構(gòu)分析 正交試驗設(shè)計 參數(shù)優(yōu)化
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE931.2
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 緒論9-16
• 1.1 研究背景及目的意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-14
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀10-12
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀12-14
• 1.3 研究內(nèi)容14-15
• 1.4 技術(shù)路線15
• 1.5 創(chuàng)新點15-16
• 第2章 連續(xù)油管注入頭結(jié)構(gòu)及力學分析16-30
• 2.1 連續(xù)油管注入頭結(jié)構(gòu)特點16-19
• 2.1.1 注入頭結(jié)構(gòu)組成16-18
• 2.1.2 注入頭工作原理18
• 2.1.3 連續(xù)油管注入頭的基本參數(shù)18-19
• 2.2 注入頭關(guān)鍵部件受力分析19-22
• 2.2.1 夾持軸向力19-20
• 2.2.2 鏈條系統(tǒng)的摩擦力20
• 2.2.3 鏈條牽引力20-21
• 2.2.4 案例計算21-22
• 2.3 夾塊夾持連續(xù)油管的應(yīng)力分析22-29
• 2.3.1 復(fù)變函數(shù)表示連續(xù)油管的應(yīng)力23-27
• 2.3.2 理論解與有限元解比較27-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 注入頭夾塊結(jié)構(gòu)參數(shù)對夾持性能影響規(guī)律研究30-48
• 3.1 夾塊截面形狀對夾持性能的影響30-33
• 3.1.1 夾持截面形狀30-31
• 3.1.2 截面形狀仿真分析31-33
• 3.2 圓弧角對夾持性能影響33-35
• 3.3 摩擦系數(shù)對夾持性能的影響35-39
• 3.3.1 夾持面間摩擦系數(shù)特點35-36
• 3.3.2 摩擦系數(shù)對不同夾持方式的影響36-37
• 3.3.3 雜質(zhì)對摩擦系數(shù)影響的試驗37-39
• 3.4 夾塊內(nèi)徑對夾持性能的影響39-42
• 3.5 夾塊開槽對夾持性能的影響42-47
• 3.5.1 未開槽夾塊對連續(xù)油管的有限元分析42-43
• 3.5.2 開槽夾塊結(jié)構(gòu)分析43-45
• 3.5.3 槽數(shù)對連續(xù)油管的應(yīng)力影響45-47
• 3.6 本章小結(jié)47-48
• 第4章 注入頭夾塊梯形槽結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)優(yōu)化研究48-60
• 4.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計方法48-49
• 4.2 基于PYTHON的夾塊梯形槽參數(shù)化49-51
• 4.2.1 有限元分析模型參數(shù)化49
• 4.2.2 夾塊梯形槽的參數(shù)化49-51
• 4.3 夾塊梯形槽優(yōu)化算法描述51-52
• 4.4 夾塊梯形槽試驗設(shè)計52-57
• 4.4.1 正交試驗流程52-53
• 4.4.2 制定正交試驗表53-54
• 4.4.3 參數(shù)敏感性54-57
• 4.5 夾塊梯形槽結(jié)構(gòu)優(yōu)化57-59
• 4.5.1 全因子試驗設(shè)計57-58
• 4.5.2 優(yōu)化結(jié)果分析58-59
• 4.6 本章小結(jié)59-60
• 第5章 注入頭夾塊材料對夾持性能影響研究60-69
• 5.1 組合材料夾塊夾持油管力學理論依據(jù)60-61
• 5.2 常規(guī)和組合材料夾塊夾持有限元分析61-64
• 5.2.1 有限元建模61
• 5.2.2 常規(guī)和組合材料夾塊夾持性能對比61-64
• 5.3 組合材料夾塊結(jié)構(gòu)影響因素分析64-68
• 5.3.1 端面倒圓角對夾持影響64-65
• 5.3.2 環(huán)向倒圓角對夾持影響65-66
• 5.3.3 內(nèi)壓對夾持影響66-68
• 5.4 本章小結(jié)68-69
• 第6章 注入頭鏈條傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)性能仿真與優(yōu)化69-83
• 6.1 鏈條與鏈輪動力學仿真分析69-73
• 6.1.1 建立動力學仿真模型69-70
• 6.1.2 鏈條與鏈輪ADAMS動力仿真分析70-73
• 6.2 滾子鏈條嚙合強度分析73-76
• 6.2.1 鏈輪與鏈條滾子幾何模型73-74
• 6.2.2 有限元分析模型建立74-75
• 6.2.3 有限元仿真結(jié)果與分析75-76
• 6.3 輪齒結(jié)構(gòu)強度參數(shù)敏感性分析76-82
• 6.3.1 輪齒結(jié)構(gòu)參數(shù)及水平確定76-80
• 6.3.2 參數(shù)交互作用對強度的影響80-81
• 6.3.3 輪齒結(jié)構(gòu)參數(shù)優(yōu)化81-82
• 6.4 本章小結(jié)82-83
• 第7章 結(jié)論與展望83-85
• 7.1 結(jié)論83-84
• 7.2 展望84-85
• 致謝85-86
• 參考文獻86-89
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果89

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本文編號：276290