钻井泵泵阀与管路的参数化设计与分析
本文选题:钻井泵 + 管路系统 ; 参考:《安徽理工大学》2017年硕士论文
【摘要】:钻井泵是石油钻机的心脏,是石油开采重要的设备。钻井泵的工作状态甚至能直接影响整个钻探工程的进度。对于钻井泵的改进从来没有停止过,这些改进包括了整体结构的改进、性能参数的提高、设计思路的改进以及设计方法的改进。参数化系统设计则是属于后面一种:设计方法的改进。因为钻井泵的设计是一种繁复的工作,尤其是钻井泵发展了一百多年后,许多设计已经成熟,将这些已有的资源整合到一起,开发出一套能够快速的、个性化的设计方法是有必要的。首先,在对钻井泵的理论研究的基础上,参考国内外的先进设计方法,结合钻井泵生产厂家的设计制造经验,以三缸单作用钻井泵为研究对象,在此基础上设计钻井泵的管路系统以及关键零部件钻井泵泵阀,并使用VB编程软件、SolidWorks三维建模软件及其二次开发功能、数据库软件SQL Server这三款软件,编写了一套参数化设计系统。该系统能够实现泵阀和管路系统零部件的理论计算、理论校核、图纸绘制和数据保存和调用等功能,系统中的人机交互功能可以帮助用户轻松的完成一整套的设计。其次,使用Fluent软件对泵阀阀隙流场进行分析,研究流场的流动规律,从仿真结果中得到流体的速度云图以及流线分布图,找到最大流速位置,结合实际使用中泵阀失效情况,找出钻井液对泵阀及阀座的冲蚀对泵阀的影响,以此为根据为延长泵阀的使用寿命提供合理的参考建议。最后,将参数化系统中的得到的泵阀的三维模型导入有限元分析软件ANSYS中,使用ANSYS对泵阀进行刚度分析,验证其可靠性;根据仿真结果找出泵阀的最大应力位置,最大形变位置,分析危险点的产生原因,对泵阀结构设计的改进给出合理建议。
[Abstract]:Drilling pump is the heart of oil drilling rig and an important equipment for oil exploitation. The working condition of drilling pump can directly affect the progress of the whole drilling project. The improvement of the drilling pump has never stopped. These improvements include the improvement of the whole structure, the improvement of the performance parameter, the improvement of the design idea and the improvement of the design method. Parametric system design belongs to the latter one: the improvement of design method. Because the design of the drilling pump is a complicated task, especially after the drilling pump has been developed for more than 100 years, many designs have matured, so that these existing resources can be integrated together to develop a set that can be quickly developed. Individualized design methods are necessary. First of all, on the basis of the theoretical research on drilling pump, referring to the advanced design methods at home and abroad, combining the design and manufacturing experience of drilling pump manufacturers, taking the three-cylinder single-acting drilling pump as the research object, On the basis of this, the pipeline system of drilling pump and the pump valve of drilling pump are designed, and the three softwares of VB programming software SolidWorks and its secondary development function, the database software SQL Server, are used. A parametric design system is developed. The system can realize the functions of theoretical calculation, theoretical checking, drawing, data saving and transferring, etc. The man-machine interaction function of the system can help users easily complete a whole set of design. Secondly, the flow field of the valve gap is analyzed by fluent software, and the flow law of the flow field is studied. From the simulation results, the velocity cloud diagram and the streamline distribution diagram of the fluid are obtained, the maximum velocity position is found and the failure situation of the pump valve is combined with the actual use. The influence of drilling fluid on pump valve and valve seat is found out, which provides reasonable reference for prolonging the service life of pump valve. Finally, the three-dimensional model of the pump valve obtained in the parameterized system is introduced into the finite element analysis software ANSYS, and the stiffness of the pump valve is analyzed by ANSYS to verify its reliability, and the position of the maximum stress of the pump valve is found out according to the simulation results. The position of maximum deformation and the cause of the dangerous point are analyzed, and the reasonable suggestions for improving the structure design of the pump valve are given.
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE92
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,本文编号:2085790
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