石油射孔枪结构分析与优化设计

发布时间：2018-06-23 10:13

  本文选题：射孔枪 + 结构优化　； 参考：《东北石油大学》2015年硕士论文

【摘要】：射孔枪是现在石油钻探作业不可缺少的工具之一,射孔的优劣直接关系开发方案能否实施。山于设计不科学,射孔枪质量得不到保障,多次出现射孔事故,造成了十大的经济损失。因此,开展对射孔枪的设计和优化是一项很重要而且有实用价值的研究。本文针对射孔枪枪身设计的技术关键点--盲孔进行了结构分析和优化设计。首先,利用有限元分析工具ANSYS对射孔枪进行有限元静力学分析,然后进行枪体在内部载荷(由射孔弹起爆产生的瞬时膛压)和外部载荷(由泥浆压力引起的)作用下的枪体和盲孔部位的动力学瞬态分析,得出了射孔枪盲孔的应力分布以及最大应力点并用ANSYS对盲孔进行结构优化。本文同时研究了在考虑不确定性因素下盲孔的优化,利用蒙特卡洛模拟结合响应面法构造设计变量与动力学响应的函数关系,建立显式函数的数学优化模型,采用遗传算法进行优化计算,取得了满意的优化结果。如果按照优化后的尺寸对射孔枪进行重新设计,可以得到更加合理的应力分布。该研究对提升射孔枪的性能和质量,对射孔枪的结构设计和实际应用有一定的工程意义。
[Abstract]:Perforating gun is one of the indispensable tools in oil drilling. Shanyu's design is not scientific, the quality of perforating gun can not be guaranteed, and many perforation accidents occur, resulting in ten economic losses. Therefore, the design and optimization of perforating gun is an important and practical study. This paper analyses and optimizes the structure of blind hole, which is the key point of gun body design of perforating gun. First of all, the finite element static analysis of perforating gun is carried out with the finite element analysis tool ANSYS. Then the dynamic transient analysis of gun body and blind hole under the action of internal load (instantaneous bore pressure caused by perforating ejection) and external load (caused by mud pressure) is carried out. The stress distribution and the maximum stress point of the blind hole of perforating gun are obtained and the structure of the blind hole is optimized by ANSYS. At the same time, the optimization of blind holes with uncertain factors is studied in this paper. Monte Carlo simulation combined with response surface method is used to construct the functional relationship between design variables and dynamic responses, and the mathematical optimization model of explicit function is established. Genetic algorithm is used for optimization calculation and satisfactory results are obtained. If the perforating gun is redesigned according to the optimized size, a more reasonable stress distribution can be obtained. The research has some engineering significance for improving the performance and quality of perforating gun and for the structure design and practical application of perforating gun.
【学位授予单位】：东北石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE925.3

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本文编号：2056777