基于钻井液动力润滑作用的钻柱涡动实验装置优化和仿真

发布时间：2017-04-25 01:10

  本文关键词：基于钻井液动力润滑作用的钻柱涡动实验装置优化和仿真，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在石油钻井中,下部钻柱的运动状态比较复杂,下部受压钻柱在井眼中存在两种主要状态:正向涡动;反向涡动。国内外对下部钻柱涡动机理及规律做了大量研究与分析,但是仍有一些问题没有解决。李子丰教授发表的《钻柱涡动理论研究的必由之路—钻井液动力润滑学与钻柱动力学相结合》文章,对钻柱涡动理论的研究做了详细的归纳和总结,并且提出了一种全新的理论研究思路和研究方法。本文以“基于最小功耗率原理和钻井液动力润滑作用的钻柱涡动理论与实验研究”国家自然科学基金项目为研究基础,考虑钻井液动力润滑作用,本文在原有钻柱涡动实验模拟装置基础之上,通过完善该现有实验装置——设计倾斜机构,来为钻柱涡动实验的实验装置进行优化,保证实验的顺利进行,并且与基金项目的理论研究和前期实验人员采集和处理的数据进行对比,为钻柱防断设计提供理论基础和实验数据。整体方案确定后,设计了相关倾斜装置的参数,优化了部分原有实验装置的不足之处,并对整体实验装置进行了二次设计和强度校核分析。仿真模拟结果表明:钻柱涡动实验装置倾斜装置设计较为合理,优化部分较满足实验要求,且能够完成倾斜状态下的钻柱涡动实验,并能够保证实验过程当中实验人员的安全。
【关键词】：钻井 钻柱涡动 模拟钻柱 强度校核 仿真
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE921.2
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 课题背景及研究目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及进展10-14
• 1.2.1 钻柱涡动的理论研究和研究方法10-13
• 1.2.2 结构模态分析发展13-14
• 1.3 本文的主要研究内容14-16
• 第2章 钻柱涡动实验装置倾斜装置的方案设计16-29
• 2.1 设计来源16-17
• 2.2 设计方案17-23
• 2.2.1 方案一17-19
• 2.2.2 方案二19-21
• 2.2.3 方案比较21-23
• 2.3 设计结构23
• 2.4 设计特色23
• 2.5 假设简化23
• 2.6 总体方案23-26
• 2.7 钻柱涡动实验装置的操作步骤和注意事项26-28
• 2.7.1 实验装置操作步骤26-27
• 2.7.2 实验装置操作注意事项27-28
• 2.8 本章小结28-29
• 第3章 钻柱涡动实验装置倾斜装置的结构设计29-41
• 3.1 钻柱涡动实验装置的倾斜装置框架29-32
• 3.1.1 底板设计29-31
• 3.1.2 立柱添加的设计31-32
• 3.2 扭矩传递装置梯形丝杠的选取32-36
• 3.2.1 梯形丝杠选材的性能要求32-33
• 3.2.2 梯形丝杠的材料选择33
• 3.2.3 梯形丝杠的设计参数33-36
• 3.3 倾斜控制系统36-37
• 3.3.1 电机的选取36
• 3.3.2 控制器36-37
• 3.4 减速机37-40
• 3.4.1 型号的选取38-39
• 3.4.2 设备使用及维护39-40
• 3.5 本章小结40-41
• 第4章 钻柱涡动实验装置的强度校核41-55
• 4.1 有限元分析法介绍与ANSYS Workbench简介41-43
• 4.1.1 有限元分析法介绍41-43
• 4.1.2 ANSYS Workbench简介43
• 4.2 钻柱涡动实验装置的ANSYS Workbench强度校核43-54
• 4.2.1 钻柱涡动实验装置的建模43-44
• 4.2.2 钻柱涡动实验装置的静力学分析44-51
• 4.2.3 钻柱涡动实验装置的模态分析51-54
• 4.3 本章小结54-55
• 结论55-56
• 参考文献56-59
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果59-60
• 致谢60

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本文编号：325311