發(fā)布時(shí)間：2017-05-26 08:07

  本文關(guān)鍵詞：新型井下動(dòng)力鉆具的模擬分析與設(shè)計(jì)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：井下動(dòng)力鉆具是一種適用范圍廣,高效節(jié)能的近鉆頭的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)工具,在地質(zhì)鉆探、煤田鉆探和油氣鉆井領(lǐng)域中應(yīng)用極多,其中最具代表性的是渦輪和螺桿井下動(dòng)力鉆具,但這兩種鉆具本身也存在一定的不足,渦輪鉆具一般直徑較大,因其扭矩是由流體沖擊動(dòng)能形成的,因此具有軟的機(jī)械特性,即扭矩的增加會(huì)促使轉(zhuǎn)速的降低,其抗過(guò)載能力也較弱,易產(chǎn)生制動(dòng)。而螺桿鉆具一般長(zhǎng)度較長(zhǎng),具有相比于渦輪鉆具硬的機(jī)械特性,過(guò)載能力也較強(qiáng),但在工作時(shí)扭矩越大轉(zhuǎn)速越低,當(dāng)超過(guò)壓差時(shí)還會(huì)發(fā)生急劇制動(dòng),同時(shí)其定子材料是丁腈橡膠,易在長(zhǎng)時(shí)間的工作中發(fā)生脆化,影響其使用壽命。針對(duì)以上的問(wèn)題并結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展情況,本文提出了多級(jí)多腔容積式流體傳壓的工作機(jī)理,建立以閉式腔體間的壓力差為驅(qū)動(dòng)力的多級(jí)并聯(lián)動(dòng)力鉆具系統(tǒng),這是一種較為高效的作用機(jī)理,是本文新型井下動(dòng)力鉆具的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。共設(shè)計(jì)了球塞式、滑塊式和擺線(xiàn)式三種井下動(dòng)力鉆具,其中球塞式井下動(dòng)力鉆具適應(yīng)于大中口徑系列鉆具,其作用介質(zhì)為氣體和液體,配流方式為盤(pán)軸式配流,動(dòng)力機(jī)構(gòu)與殼體采用的是銷(xiāo)桿連接�；瑝K式井下動(dòng)力鉆具適用于各種口徑系列鉆具,其作用介質(zhì)是液體,配流方式為三層軸配流,動(dòng)力機(jī)構(gòu)與殼體采用的是鍵連接。對(duì)設(shè)計(jì)完成的動(dòng)力鉆具進(jìn)行理論分析和模擬仿真分析,理論分析主要是對(duì)球塞式和滑塊式兩種井下動(dòng)力鉆具的理論工作參數(shù)進(jìn)行推導(dǎo)和計(jì)算,確定其結(jié)構(gòu)化參數(shù)和工作能力,并得出兩種鉆具的輸出扭矩與輸入的流體壓力都成正比關(guān)系,其輸出轉(zhuǎn)速與輸入流量也成正比關(guān)系。通過(guò)模擬仿真分析得出三個(gè)結(jié)論,一是利用ADAMS應(yīng)用軟件對(duì)滑塊式井下動(dòng)力鉆具進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析得出滑塊式井下動(dòng)力鉆具轉(zhuǎn)速輸出具有周期性間歇式的特點(diǎn);二是利用LMS Virtual.Lab Motion應(yīng)用軟件對(duì)球塞式井下動(dòng)力鉆具的單個(gè)柱塞的運(yùn)動(dòng)情況和扭矩特性進(jìn)行分析,得出動(dòng)力機(jī)構(gòu)運(yùn)行較為平穩(wěn);三是利用ANSYS軟件對(duì)球塞式井下動(dòng)力鉆具的輸出軸進(jìn)行校核得出所設(shè)計(jì)輸出軸滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。
【關(guān)鍵詞】：容積式 球塞式 滑塊式 擺線(xiàn)式 井下動(dòng)力鉆具
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：P634.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 緒論11-16
• 章節(jié)提要11
• 1.1 國(guó)內(nèi)外研究背景和發(fā)展趨勢(shì)11-14
• 1.1.1 渦輪鉆具11-12
• 1.1.2 螺桿鉆具12-13
• 1.1.3 電動(dòng)鉆具13-14
• 1.2 研究的目的和意義14-15
• 1.3 研究的內(nèi)容15
• 1.4 研究方法15-16
• 第2章 單級(jí)多腔容積式流體傳壓16-22
• 章節(jié)提要16
• 2.1 常用液力式井下動(dòng)力鉆具工作機(jī)理16-18
• 2.1.1 渦輪鉆具16-17
• 2.1.2 螺桿鉆具17-18
• 2.2 單級(jí)多腔容積式流體傳壓18-22
• 第3章 球塞式新型井下動(dòng)力鉆具的設(shè)計(jì)分析22-64
• 章節(jié)提要22
• 3.1 概述22-24
• 3.2 球塞式井下動(dòng)力鉆具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-34
• 3.2.1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-27
• 3.2.2 配流體系和高低壓流道的建立27-29
• 3.2.3 軸系總成的建立29-31
• 3.2.4 球塞式井下動(dòng)力鉆具的連接限位及密封總成31-34
• 3.3 工作參數(shù)計(jì)算34-38
• 3.3.1 流量計(jì)算34-35
• 3.3.2 轉(zhuǎn)速計(jì)算35
• 3.3.3 扭矩計(jì)算35-36
• 3.3.4 工作參數(shù)的賦值計(jì)算36-38
• 3.4 瞬時(shí)工作參數(shù)計(jì)算38-48
• 3.4.1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)的受力分析38-39
• 3.4.2 動(dòng)力機(jī)構(gòu)工作柱塞的運(yùn)動(dòng)分析39-40
• 3.4.3 動(dòng)力機(jī)構(gòu)工作參數(shù)的公式推導(dǎo)40-44
• 3.4.4 球塞式井下動(dòng)力鉆具的瞬時(shí)流量和瞬時(shí)扭矩的計(jì)算44-48
• 3.5 球塞式井下動(dòng)力鉆具的動(dòng)力學(xué)仿真48-57
• 3.5.1 幾何模型的建立48
• 3.5.2 分析模型的建立48-53
• 3.5.3 結(jié)果分析53-57
• 3.6 軸的有限元校核分析57-64
• 3.6.1 材料57
• 3.6.2 幾何建模57-58
• 3.6.3 分析模型的建立58-61
• 3.6.4 結(jié)果分析61-64
• 第4章 滑塊式井下動(dòng)力鉆具的設(shè)計(jì)分析64-89
• 章節(jié)提要64
• 4.1 方案設(shè)計(jì)概述64-65
• 4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)65-74
• 4.2.1 動(dòng)力機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)65-68
• 4.2.2 配流機(jī)制68-71
• 4.2.3 過(guò)渡節(jié)和過(guò)渡軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)71-72
• 4.2.4 滑塊式井下動(dòng)力鉆具的殼體設(shè)計(jì)72-73
• 4.2.5 滑塊式井下動(dòng)力鉆具的組裝73-74
• 4.3 工作參數(shù)計(jì)算74-78
• 4.3.1 流量計(jì)算74-75
• 4.3.2 轉(zhuǎn)速計(jì)算75-76
• 4.3.3 扭矩計(jì)算76-77
• 4.3.4 滑塊式井下動(dòng)力鉆具的工作參數(shù)的賦值計(jì)算77-78
• 4.4 滑塊式井下動(dòng)力鉆具的動(dòng)力學(xué)分析78-89
• 4.4.1 動(dòng)力分析模型的建立78-82
• 4.4.2 仿真結(jié)果與分析82-89
• 第5章 擺線(xiàn)式井下動(dòng)力鉆具的設(shè)計(jì)89-109
• 章節(jié)提要89
• 5.1 總體設(shè)計(jì)布局89-90
• 5.2 動(dòng)力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)90-99
• 5.2.1 擺線(xiàn)針齒嚙合原理91-92
• 5.2.2 連續(xù)嚙合傳動(dòng)條件92-94
• 5.2.3 擺線(xiàn)針齒嚙合結(jié)構(gòu)的參數(shù)確定94-96
• 5.2.4 擺線(xiàn)針齒嚙合結(jié)構(gòu)的模型建立96-99
• 5.3 高低壓配流機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)99-104
• 5.3.1 配流機(jī)構(gòu)的作用99
• 5.3.2 配流機(jī)構(gòu)的配流原理99-101
• 5.3.3 配流機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)101-104
• 5.4 花鍵聯(lián)動(dòng)軸設(shè)計(jì)104-105
• 5.5 鉆具的過(guò)渡節(jié)及連接軸設(shè)計(jì)105
• 5.6 多級(jí)鉆具殼體的設(shè)計(jì)和鉆具的整體組裝105-106
• 5.7 鉆具工作的基本工作參數(shù)106-109
• 5.7.1 鉆具的每轉(zhuǎn)流量計(jì)算106-107
• 5.7.2 鉆具的扭矩和轉(zhuǎn)速計(jì)算107
• 5.7.3 多級(jí)驅(qū)動(dòng)鉆具的基本參數(shù)107-109
• 第6章 結(jié)論與展望109-111
• 6.1 結(jié)論109-110
• 6.2 展望110-111
• 參考文獻(xiàn)111-117
• 致謝117-118
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及取得的科研成果118
• 發(fā)表的學(xué)術(shù)論文118
• 參加的科研項(xiàng)目118
• 發(fā)表的專(zhuān)利118

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10 路s，

本文編號(hào)：396170