發(fā)布時(shí)間：2024-11-03 10:20

　　 針對(duì)現(xiàn)有水力振蕩器的閥盤接觸壓力高、零件沖蝕及磨損嚴(yán)重、自身壓耗偏大,且螺桿馬達(dá)工作壽命短的問題,研制了一種采用渦輪馬達(dá)作為動(dòng)力系統(tǒng)的水力振蕩器。該水力振蕩器通過渦輪馬達(dá)將鉆井液的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并驅(qū)動(dòng)閥系產(chǎn)生周期性變化的脈沖壓力,該脈沖壓力作用在振蕩短節(jié)使工具產(chǎn)生周期性高頻軸向往復(fù)蠕動(dòng),改變鉆柱與井壁間的摩擦狀態(tài),減小摩阻、提高機(jī)械鉆速和鉆壓傳遞效率。采用理論計(jì)算及滑移網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行CFD仿真的方式,重點(diǎn)研究了閥芯的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及脈沖單元壓降隨閥芯轉(zhuǎn)角的變化關(guān)系。結(jié)果表明:閥系開口的連通和關(guān)閉改變了流場(chǎng)結(jié)構(gòu),使得閥系脈沖壓力發(fā)生周期性變化;采用滑移網(wǎng)格技術(shù)可真實(shí)地模擬閥系流場(chǎng)結(jié)構(gòu)變化所導(dǎo)致的壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)的變化情況,提高了水力振蕩器的研制效率,并為其優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持�；凭W(wǎng)格技術(shù)能夠滿足水力振蕩器理論設(shè)計(jì)的要求,并可彌補(bǔ)試驗(yàn)研究的高成本、長周期等缺陷。

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

渦輪式水力振蕩器主要由振蕩短節(jié)、動(dòng)力短節(jié)及脈沖單元組成,如圖1所示。其工作原理為:鉆井液由上接頭和臺(tái)階軸中心孔進(jìn)入工具內(nèi)部,并在動(dòng)力短節(jié)中驅(qū)動(dòng)渦輪轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)子帶動(dòng)渦輪軸旋轉(zhuǎn)并將運(yùn)動(dòng)傳遞到與渦輪軸螺紋連接的閥芯。流出渦輪組的鉆井液經(jīng)過壓力平衡組件固定套后到達(dá)軸閥系統(tǒng),并分為兩....

本文研制的水力振蕩器的軸閥系統(tǒng)采用一種柱狀旋轉(zhuǎn)閥,且在工具內(nèi)部設(shè)計(jì)有壓力平衡組件,如圖2所示。該組件主要由閥芯上端及壓力平衡組件固定套組成,該固定套與閥芯上端形成壓力平衡腔,通過渦輪軸下端中心長孔將旋轉(zhuǎn)閥系統(tǒng)下游低壓引入該平衡腔,可在壓差作用下產(chǎn)生沿軸向向上的反作用力,從而有效抵....

脈沖單元由旋轉(zhuǎn)閥系統(tǒng)組成,主要包括閥芯和閥座;閥座下端面設(shè)計(jì)有固定節(jié)流孔,閥芯與閥座同軸、柱面均有矩形開口且寬度相等。旋轉(zhuǎn)閥系統(tǒng)的壓力控制結(jié)構(gòu)如圖3所示。由閥系結(jié)構(gòu)可知,進(jìn)入閥系的鉆井液將由閥座下端面固定節(jié)流孔和柱面過流孔經(jīng)過。固定節(jié)流孔數(shù)量和直徑分別為n和d,其面積為:

閥系柱面周向過流面積隨著閥芯旋轉(zhuǎn)而變化,根據(jù)閥芯的運(yùn)動(dòng)規(guī)律,可以得到閥系周向開口變化規(guī)律,如圖4所示。圖4中的空白部分為鉆井液流道,1,2,……,7分別為不同閥芯轉(zhuǎn)角α對(duì)應(yīng)的開口情況。周向過流面積為:

本文編號(hào)：4011113