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旋转阀式泥浆脉冲器的CFD仿真与实验研究

发布时间:2018-06-26 21:53

  本文选题:随钻测量 + 脉冲波形 ; 参考:《中国石油大学(华东)》2015年硕士论文


【摘要】:目前随钻测量信息传输的方法主要有四种:有线电缆法、声波法、电磁波法和钻井液脉冲法。其中钻井液脉冲传输方式有三种:正脉冲、负脉冲和连续波。其中连续波方式传输速率相对较高,可达6~12 Bit/s,且抗干扰能力强,是一项较为有前途的技术,目前国内尚无商业应用的连续波泥浆脉冲器产品。因此研制高速率的连续波泥浆脉冲器具有广阔前景。连续波泥浆脉冲器产生出的信号具有多样性。由于正弦波频谱能量集中,抗干扰能力强,对电机的控制易于实现,使得电机和转阀寿命延长,因此是目前采用较为广泛的载波形式。在正弦波信号发生器中,转阀结构是其基础,转阀的结构设计优劣直接关系到输出波形的质量以及电机所需扭矩的大小,因此对转阀结构进行设计具有重要的实际工程意义。本文通过有限元仿真和实验相结合的手段对转阀结构进行设计。本文以正弦波脉冲发生器为研究对象,以提高正弦波信号质量和降低转子所受扭矩为目的,以理论分析和有限元优化为手段,在现有转阀的基础上进行改进,通过改变转阀的开口形状、定转子间隙大小、电机加减速等,研究输出的正弦波信号特点以及转子所受扭矩特点。从而为进一步研制具有自主知识产权的正弦波脉冲信号发生器提供技术支撑。本文首先对前人所设计的曲线阀口参数化模型进行的优化,把定转子间隙作为一个影响因素加以考虑,通过仿真手段对曲线阀口的形状做出优化,使曲线阀口转阀产生的压力波信号更加趋近正弦波。其次,本文利用扇形阀口转阀,通过改变电机加减速,实现产生出的压力波信号尽可能趋近正弦波。文章通过仿真分析和实验研究对两种不同产生正弦波方式的进行了对比,得到实现产生正弦波信号所需要条件,具有一定的参考价值,可以为转阀设计提供参考依据。
[Abstract]:At present, there are four main methods of information transmission while drilling: cable method, acoustic wave method, electromagnetic wave method and drilling fluid pulse method. There are three modes of drilling fluid pulse transmission: positive pulse, negative pulse and continuous wave. The transmission rate of continuous wave mode is relatively high, up to 6 ~ 12 bit / s, and has strong anti-jamming ability. It is a promising technology. At present, there is no commercial application of continuous wave mud pulsator in China. Therefore, the development of high-speed continuous wave mud pulse apparatus has a broad prospect. Continuous wave mud pulsator produces a variety of signals. Because the sine wave spectrum energy is concentrated, the anti-interference ability is strong, and the control of the motor is easy to realize, the life of the motor and the rotary valve is prolonged, so it is widely used as carrier at present. In sinusoidal signal generator, the structure of rotary valve is its foundation. The structure design of rotary valve is directly related to the quality of output waveform and the size of torque required by motor, so it is of great practical significance to design the structure of rotary valve. In this paper, the structure of rotary valve is designed by means of finite element simulation and experiment. In this paper, the sinusoidal pulse generator is studied to improve the signal quality of sinusoidal wave and to reduce the torque of rotor. By means of theoretical analysis and finite element optimization, this paper improves on the existing rotary valve. By changing the opening shape of the rotary valve, the clearance between the stator and rotor, the acceleration and deceleration of the motor, the characteristics of the output sinusoidal signal and the torque of the rotor are studied. It provides technical support for the further development of sinusoidal pulse generator with independent intellectual property rights. This paper first optimizes the parametric model of curve valve designed by predecessors, considers the clearance of stator and rotor as an influence factor, and optimizes the shape of curve valve by means of simulation. Make the curve valve turn valve pressure wave signal closer to the sine wave. Secondly, by changing the acceleration and deceleration of the motor, the pressure wave signal produced by the sector valve turn valve is as close as possible to the sinusoidal wave. Through simulation analysis and experimental study, this paper compares the two different sinusoidal wave generation methods, and obtains the necessary conditions for producing sinusoidal signal, which has certain reference value and can provide reference basis for the design of rotary valve.
【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】:TE927

【参考文献】

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本文编号:2071536

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