钻井液磁化工具的设计及分析
本文关键词: 钻井液 磁化装置 有限元分析 粘度 剪切力 出处:《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:钻井液磁化器是在钻井过程中,通过一定的简单结构对永磁体进行固定,实现对钻井液进行磁化的一种磁化工具。它的功能主要是安装到井下,在中心流道处产生垂直于流体流动方向的均匀磁场,对流经其中心流道的钻井液进行磁化处理。磁处理钻井液能较大幅度的降黏、降切,具有较好的抑制造浆、防止地层水化膨胀和保护油气层的能力,是钻井液的一项新技术。首先,研究了磁场对钻井液性能的影响,对钻井液的磁化机理进行了讨论,分析了钻井液几个重要的流变参数,主要有剪切力、塑性粘度和表观粘度。并阐述了相关油田对钻井液磁化效果的研究成果。在此基础上理论推导出了圆柱永磁体在空间的数值计算方法。其次,利用永磁体产生磁场对钻井液的磁化机理,设计了内磁与外磁两种钻井液磁化装置。最后,利用ansys有限元分析软件,对钻井液磁化器进行了强度校核分析和磁场分析。进行强度分析,包括抗拉、抗内压、抗弯、抗扭,轴向径向方向上的距离的变化以及磁孔大小的变化对强度的影响。通过对磁化器内部的几个重要尺寸参数的改变进行强度分析,选出产生应力较小的合适尺寸参数。进行磁场分析时,先是利用二维磁场分析,通过对磁场强度、磁力线分布情况进行比较;然后进行三维磁场分析,得到磁组在轴向径向方向上的距离的变化,导致磁力线分布的变化情况。根据理论计算与ansys分析的结果,设计实验验证了计算与分析的准确性。
[Abstract]:Drilling fluid magnetizer is a kind of magnetization tool which can fix the permanent magnet through a certain simple structure during the drilling process and realize the magnetization of the drilling fluid. Its function is mainly to install it in the downhole. A uniform magnetic field perpendicular to the flow direction of the fluid is produced at the central channel, and the drilling fluid flowing through the central channel is magnetized. The magnetic treatment drilling fluid can reduce viscosity and shear greatly, and has a better inhibition of slurry making. The ability of preventing formation hydration expansion and protecting oil and gas layer is a new technology of drilling fluid. Firstly, the influence of magnetic field on drilling fluid performance is studied, and the magnetization mechanism of drilling fluid is discussed. Several important rheological parameters of drilling fluid are analyzed, mainly shear force. Plastic viscosity and apparent viscosity. And the research results of drilling fluid magnetization in related oilfields are described. On this basis, the numerical calculation method of cylindrical permanent magnet in space is derived theoretically. Secondly. Using the magnetization mechanism of permanent magnet to drilling fluid, two kinds of magnetization devices, inner magnetic and external magnetic, are designed. Finally, ansys finite element analysis software is used. The strength check and magnetic field analysis of drilling fluid magnetizer are carried out, including tensile resistance, internal pressure resistance, bending resistance and torsion resistance. The change of the distance in the axial radial direction and the influence of the size of the magnetic hole on the strength. The strength analysis is carried out through the change of several important dimension parameters in the magnetizer. In the magnetic field analysis, the two-dimensional magnetic field analysis is used to compare the magnetic field intensity and the distribution of the magnetic force line. Then the three-dimensional magnetic field analysis is carried out to get the variation of the distance of the magnetic group in the axial radial direction, which leads to the change of the magnetic force line distribution. According to the theoretical calculation and the results of ansys analysis. Experiments are designed to verify the accuracy of calculation and analysis.
【学位授予单位】:中国石油大学(华东)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE921.2
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