螺杆钻具旁通阀结构性能仿真分析研究
本文关键词：螺杆钻具旁通阀结构性能仿真分析研究 出处：《西南石油大学》2017年硕士论文 论文类型：学位论文
【摘要】：旁通阀作为螺杆钻具的主要组成部件之一,其工作性能的优劣直接关系到螺杆钻具能否正常工作。旁通阀的使用寿命,对螺杆钻具的使用寿命有着重要的影响。在钻井作业过程中,常常会出现旁通阀的过度冲蚀、刺漏、无法正常开启和关闭等现象,这些都会造成旁通阀无法正常工作,对钻井作业造成很大的影响。因此,本文以(?)172mm规格的螺杆钻具旁通阀为例,采用Fluent软件对旁通阀开启状态和关闭状态的流场特性进行仿真分析,并用离散相模型对旁通阀的耐冲蚀特性进行仿真分析。本文主要完成的工作内容有:(1)在研究螺杆钻具发展现状的基础上,分析和总结目前旁通阀的研究和应用现状,总结存在的主要问题,并提出本文的研究目的和研究计划。(2)对螺杆钻具以及旁通阀的组成结构进行研究,分析了旁通阀的工作力学特点和主要失效原因。(3)建立旁通阀内部流场的三维仿真模型,在并在ANSYS软件完成仿真模型的有限元网格划分。在Fluent软件中,根据螺杆钻具旁通阀内部流场的特点,设置相关的仿真参数。(4)给定不同的钻井液流量,分析了在不同开度和关闭条件下,旁通阀内部流场的特性。仿真结果表明阀芯内部流场存在较大的压力和速度梯度;在旁通阀的侧孔通道内,钻井液的流速较高。并根据仿真结果,提出对旁通阀结构的优化措施。(5)运用离散相模型,仿真分析不同流量、不同含沙量的钻井液对旁通阀的冲蚀特性。仿真结果表明,在旁通阀全开位置时,其受到的冲蚀磨损最为严重;且冲蚀磨损率与钻井液的流量、泥砂含量有关。根据仿真结果,提出旁通阀结构的优化措施。本文结合螺杆钻具旁通阀的样本和实际工作情况,应用CFD软件对螺杆钻具旁通阀开启和关闭状态的流场特性进行分析,并根据仿真结果对螺杆钻具旁通阀的结构进行优化,到达更好地控制旁通阀工作的性能,提高钻井过程工作效率的目的。同时,采用CFD软件中的离散相模型,对旁通阀受到冲蚀磨损最为严重的部位进行结构改进,对于提高旁通阀的使用寿命具有一定的参考意义。
[Abstract]:In this paper , the characteristics of the bypass valve in the open state and the closed state of the bypass valve are analyzed and summarized , and the characteristics of the flow field in the bypass valve are analyzed and summarized . The simulation results show that the flow velocity of the bypass valve is higher in the side hole channel of the bypass valve . ( 5 ) By using the discrete - phase model , the erosion characteristics of the bypass valve are simulated and analyzed . The simulation results show that the erosion wear is the most serious when the bypass valve is fully opened . According to the simulation results , the flow field characteristics of the bypass valve of the screw drilling tool are analyzed . According to the simulation results , the structure of the bypass valve of the screw drilling tool is optimized and the working efficiency of the drilling process is improved . At the same time , the structure improvement is carried out on the part where the erosion wear is the most serious by using the discrete phase model in the CFD software , and has a certain reference significance for improving the service life of the bypass valve .
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE921.2
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，本文编号：1395192
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