本文關(guān)鍵詞：水力加壓器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及有限元仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著大斜度井、水平井鉆井工藝技術(shù)的日趨成熟和小井眼井技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展,受井斜角增加、井壁摩阻大及小尺寸鉆具剛性差等因素影響,常規(guī)鉆井中傳統(tǒng)的依靠鉆柱重力施加鉆壓的方法已經(jīng)不能很好地滿足施工需要。為此,研制出一種利用柔性水力施加鉆壓的井下工具——水力加壓器。水力加壓器一般應(yīng)用在大位移井、水平井的鉆井和修井作業(yè)中,以達到巖石預(yù)破碎、清潔井底的目的。水力加壓器通過節(jié)流作用將泥漿動力轉(zhuǎn)化為軸向推力,可以減少因鉆柱耦合振動及鉆頭與巖石互作用引起的鉆壓波動,從而給鉆頭施加較為恒定的鉆壓,延長鉆頭壽命,減少鉆具疲勞失效,提高鉆井效率,是一種能夠把高壓泥漿提供的壓力轉(zhuǎn)化為破碎巖石的鉆壓的能量轉(zhuǎn)換裝置。傳統(tǒng)的鉆井,是靠下部鉆鋌施加破碎巖石的鉆壓。而水力加壓器是通過與鉆頭和其他工具實現(xiàn)連接,從而實現(xiàn)柔性加壓。與傳統(tǒng)的剛性加壓的鉆鋌鉆井相比,水力加壓器的鉆井效率更高,鉆井質(zhì)量更高,成本更低。使用水力加壓器可提供平穩(wěn)的鉆壓,減輕鉆具的軸向振動,減少鉆具的疲勞失效,延長鉆頭的使用壽命,提高機械鉆速,同時還可以減少鉆鋌的使用數(shù)量。較好地解決了水平井、大位移延伸井等的鉆壓施加問題。在定向井和水平井鉆進過程中,經(jīng)常由于巖屑床、井眼軌跡不圓滑、鉆井液性能差等原因,鉆柱與井壁的摩擦作用大,導(dǎo)致大鉤減小的負荷一部分為鉆柱與井壁的摩擦,剩余的部分才加在鉆頭上。這種托壓現(xiàn)象將會大幅度降低鉆井速度,形成不安全隱患,增加鉆井作業(yè)風(fēng)險。在我國應(yīng)用水力加壓解決托壓問題已有幾十年的歷史,但并沒有得到很好的效果,因此,設(shè)計研究新型水力加壓器具有重要的意義。本文在對在充分調(diào)研分析國內(nèi)外水力加壓器發(fā)展現(xiàn)狀及存在問題的基礎(chǔ)上,提出了水力加壓器的優(yōu)化設(shè)計的思路,并進行了相應(yīng)的研究,主要包括以下幾個方面：(1)調(diào)研國內(nèi)外水力加壓器的研制與應(yīng)用情況,了解其不足及其存在問題,分析其改進思路及技術(shù)方法。(2)對水力加壓器的工作原理進行研究,同時分析各個零部件的設(shè)計原理,并結(jié)合鉆井現(xiàn)場的實際情況進行各個參數(shù)的研究。(3)查閱相關(guān)國家行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),對水力加壓器在參考以往的類似裝置基礎(chǔ)上進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,對不合理或者能夠改進的部分進行優(yōu)化。同時,對設(shè)計后的水力加壓器進行各個參數(shù)的校核。對水力加壓器進行了優(yōu)化設(shè)計：第一,將六方鉆桿改為圓形管柱,在其外表面具有外花鍵,而在缸體上加工有內(nèi)花鍵,兩者通過花鍵實現(xiàn)配合并起到傳遞扭矩的作用,避免了卡死現(xiàn)象的發(fā)生。主缸體與主活塞桿采用花鍵聯(lián)接,減小了傳遞扭矩時的接觸壓力,減輕鉆具縱向振動,更好的保證了鉆具的安全性。第二,設(shè)計了一套調(diào)壓系統(tǒng),通過改變阻流矛塞和阻流環(huán)的過流截面積來調(diào)節(jié)鉆壓,有效的解決了鉆具下放過快時壓緊液缸以及鉆具下放過慢時鉆頭空轉(zhuǎn)降低鉆井效率的問題。同時,本文對水力加壓器進行力學(xué)分析和有限元仿真,對水力加壓器進行了鉆壓計算,對水力加壓器的主要部件主活塞桿和主缸體進行計算和接觸分析和有限元仿真,以確保水力加壓器的安全使用。該課題對實際工程問題具有一定的指導(dǎo)作用。
【關(guān)鍵詞】：水力加壓器 結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計 有限元仿真
【學(xué)位授予單位】：長江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE927
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-22
• 1.1 研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-21
• 1.3 主要研究內(nèi)容及思路21-22
• 第2章 水力加壓器的應(yīng)用22-32
• 2.1 水平井托壓問題的現(xiàn)象及危害22-24
• 2.2 水力加壓器的施加鉆壓方式24-25
• 2.3 水力加壓器相關(guān)鉆具研究25-27
• 2.4 水力加壓器的減振與彎曲27-31
• 2.5 水力加壓器使用31
• 2.6 本章小結(jié)31-32
• 第3章 水力加壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核32-67
• 3.1 水力加壓器的選材以及方案選擇32-35
• 3.2 水力加壓器的工作原理35-43
• 3.3 水力加壓器的水力參數(shù)設(shè)計43-44
• 3.4 水力加壓器總體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計44-45
• 3.5 水力加壓器缸體設(shè)計45-50
• 3.6 水力加壓器的活塞以及活塞軸設(shè)計50-53
• 3.7 水力加壓器的重要零部件設(shè)計53-56
• 3.8 水力加壓器鉆壓及工況計算56-60
• 3.9 水力加壓器強度及穩(wěn)定性校核60-66
• 3.10 本章小結(jié)66-67
• 第4章 水力加壓器有限元分析67-78
• 4.1 水力加壓器結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案67-70
• 4.2 水力加壓器主要零部件的有限元分析70-76
• 4.3 本章小結(jié)76-78
• 第5章 水力加壓器仿真分析78-83
• 5.1 COMSOL Mutliphysic軟件簡介78
• 5.2 水力加壓器整體有限元仿真78-82
• 5.3 本章小結(jié)82-83
• 第6章 結(jié)論與展望83-84
• 6.1 研究結(jié)論83
• 6.2 展望83-84
• 致謝84-85
• 參考文獻85-89
• 個人簡介89-90

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 林元華,黃萬志,施太和,李潤方;水力加壓器研制及應(yīng)用[J];石油鉆采工藝;2003年03期

2 胡修俊;祝效華;凌玉梅;石昌帥;葉文勇;;五級雙行程水力加壓器設(shè)計與力學(xué)分析[J];石油礦場機械;2010年03期

3 張偉;馬登寶;孫展利;于志強;鐘文建;;水力加壓器在準(zhǔn)噶爾盆地西北緣地區(qū)探井中的應(yīng)用[J];鉆采工藝;2009年05期

4 馬澤永;姜東哲;楚合川;蔣成偉;賈洋;;液力加壓器使用中的相關(guān)問題探討[J];石油礦場機械;2010年06期

5 譚春飛;于麗維;張仁龍;張升峰;李玉梅;金磊;;連續(xù)管鉆井水力加壓器結(jié)構(gòu)設(shè)計[J];石油機械;2012年11期

6 劉勤志;李興杰;張國田;范春英;;水力加壓器的研制與現(xiàn)場應(yīng)用[J];石油機械;2013年01期

7 李文倩;;利用水力加壓器解決加壓困難問題[J];科技風(fēng);2011年02期

8 任騰云,王小兵,張宏軍,李開菊,高樹新;套管加壓器的研制與應(yīng)用[J];石油鉆探技術(shù);2002年02期

9 鄭述培;路峰;;水力加壓器在墾平1井的成功應(yīng)用[J];鉆采工藝;2012年03期

10 馬凱;;柔性加壓器在三維水平井慶豐21-1井的應(yīng)用[J];科技與企業(yè);2012年14期

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 盧漢斌;水力加壓器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及有限元仿真[D];長江大學(xué);2016年

2 虢中春;水平井井下水力加壓器設(shè)計與分析[D];中國石油大學(xué)（華東）;2013年

3 魏仁勝;液壓旋轉(zhuǎn)沖擊加壓器的動態(tài)設(shè)計[D];天津大學(xué);2008年

4 聶俊;鉆井加鉆壓方式研究[D];長江大學(xué);2014年

  本文關(guān)鍵詞：水力加壓器結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計及有限元仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：284350