目前,隨著國家基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查的大力開展,封隔器越來越多地被用到分層抽水試驗(yàn)中去。經(jīng)過一段時間的改進(jìn)和完善,已能夠完成單井幾層到幾十層的抽水試驗(yàn),鉆孔利用率大幅提高,獲得的水文地質(zhì)參數(shù)精度更高,不過依然存在膠筒易損壞、密封性能差、膨脹率低等問題。本文通過結(jié)構(gòu)設(shè)計、理論計算和數(shù)值模擬方法對封隔器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。結(jié)構(gòu)設(shè)計以水環(huán)中心的充氣膨脹封隔器為基礎(chǔ),增加保護(hù)套和雙級密封單元。理論分析包括坐封壓力計算和坐封過程分析。根據(jù)實(shí)際工作環(huán)境和氮?dú)庥昧坑嬎阕馑鑹毫?坐封過程分為接觸井壁前和接觸后兩個階段,坐封前由于橡膠材料的幾何材料非線性特征,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系不能用彈性力學(xué)分析,因此采用三參數(shù)的Yeoh超彈性橡膠本構(gòu)模型,結(jié)合有限元分析膠筒變形特性;接觸后階段由于變形量小,采用經(jīng)典力學(xué),通過受力分析推導(dǎo)坐封條件公式。數(shù)值模擬部分簡化了膠筒模型,由于封隔器的軸對稱結(jié)構(gòu),僅對四分之一弧段進(jìn)行模擬。通過ANSYSworkbench的靜力學(xué)模塊分別對不同膠筒長度、厚度、摩擦系數(shù)、內(nèi)壓及結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬,坐封效果分析以膠筒表面接觸壓力為標(biāo)準(zhǔn),以接觸面變形量為輔。用于模擬的封隔器模型為:膠筒長度300mm、40... 

【文章來源】：中國地質(zhì)大學(xué)(北京)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：64 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 背景及目的意義
        1.1.1 背景
        1.1.2 目的意義
    1.2 國外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 發(fā)展歷程
        1.2.2 研究現(xiàn)狀
    1.3 國內(nèi)研究現(xiàn)狀
        1.3.1 發(fā)展歷程
        1.3.2 研究現(xiàn)狀
    1.4 存在問題
        1.4.1 石油用封隔器
        1.4.2 地質(zhì)調(diào)查用封隔器
    1.5 研究內(nèi)容和技術(shù)路線
        1.5.1 研究內(nèi)容
        1.5.2 技術(shù)路線
第二章 分層抽水試驗(yàn)工藝研究
    2.1 傳統(tǒng)分層抽水試驗(yàn)
    2.2 應(yīng)用封隔器的分層抽水試驗(yàn)
        2.2.1 充氣膨脹封隔器
        2.2.2 新型分層抽水試驗(yàn)方法
第三章 封隔器結(jié)構(gòu)設(shè)計與膠筒變形分析
    3.1 封隔器結(jié)構(gòu)設(shè)計
        3.1.1 橡膠材料的特性
        3.1.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計
    3.2 內(nèi)壓作用下膠筒的的變形分析
        3.2.1 膠筒結(jié)構(gòu)簡化
        3.2.2 坐封所需壓力計算
        3.2.3 膠筒結(jié)構(gòu)變形分析
    3.3 本章小結(jié)
第四章 封隔器膠筒有限元模擬與結(jié)構(gòu)優(yōu)化
    4.1 膠筒有限元模擬方法
    4.2 氣體壓強(qiáng)及雙膠筒接觸關(guān)系的有限元模擬
        4.2.1 不同氣體壓強(qiáng)下的膠筒膨脹有限元分析
        4.2.2 膠筒接觸摩擦系數(shù)影響分析
    4.3 膠筒尺寸對接觸壓力的影響
        4.3.1 膠筒長度的影響
        4.3.2 膠筒總厚度對接觸壓力的影響
    4.4 雙級密封單元的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3193993