随钻声波测井复合结构隔声体数值模拟研究
发布时间：2021-09-18 13:37
随钻声波测井广泛应用于海上钻井作业。地层纵波测量中常使用单极子声源,但单极子声源会激发沿钻铤传播的钻铤模式波,对纵波的测量造成不利影响,为了消除钻铤模式波的影响,本文在单一结构隔声体基础之上进行改进,设计了复合结构隔声体,该复合机构隔声体外壁为无磁钻铤钢,内壁为橡胶,采用双循环刻槽结构。文中主要研究了复合结构隔声体在不同几何参数下的力学性能、隔声性能以及在不同环境介质条件下复合结构隔声体的隔声性能。首先,对单一结构隔声体进行了研究。建立单一结构隔声体模型,对隔声体的隔声性能进行了仿真分析。其次,对复合结构隔声体力学性能进行了研究。建立复合结构隔声体力学模型,计算分析隔声体的疲劳强度、连接螺纹强度和不同几何参数下隔声体的机械强度。仿真结果表明:本文所设计的复合结构隔声体的力学性能符合设计需要。最后,对复合结构隔声体隔声性能进行了研究。依据周期性刻槽结构的纵波传播理论推导出频散特性曲线,计算出不同几何参数的复合结构隔声体的通阻带。ANSYS仿真结果表明:橡胶内壁的复合结构隔声体的隔声性能好于铅内壁;当内刻槽深度H与外槽半径R的增加,复合结构隔声体隔声性能增强;内槽圆角R1
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
圆柱杆开槽最大应力计算模型
图 2.2 过度圆弧半径与应力集中系数关系图 Relation diagram of excessive arc radius and stress concentration co 可知，开槽圆柱体截面突变处的应力集中系数随着圆角半径 为理论计算与仿真计算的结果。表 2.1 圆柱杆理论计算值与 ANSYS 计算结果1 Theoretical calculation value of cylindrical bar and ANSYS calculat过渡圆角半径 /mm隔声体上最大应力max /MPa理论计算值 ANSYS 计算值5 17.63 15.4468 15.31 14.84510 14.38 14.49812 13.69 14.0115 13.27 13.422 可知，理论计算值与仿真计算值基本一致，由此可表明，圆
中国石油大学（北京）硕士学位论文隔声体的发射端，计算结束后在 CFX-POST 中提取出接收端某一质点的实时振动信号，将振动信号通过 MATLAB 处理得出接收端某一质点的波形图以及声衰减图利用 ANSYS 软件对隔声体的隔声性能进行仿真分析前，需要验证隔声体建模方法的可行性。建立无槽隔声体模型，无槽隔声体材料为无磁钻铤钢，其密度为7800kg/m3，声源采用中心频率为10kHz的单极子声源，钢中纵波速度为υp=5800m/s横波速度为 υs=3100m/s。声波也是机械波的一种，因此可将声波信号转换成位移载荷加载在隔声体外壳的一端，在另一端（短源距 0.15m，长源距 1.65m）提取某一点的实时振动位移，通过 MATLAB 程序进行后处理得到声衰减图、时延量和振动波形。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种刻槽式随钻声波测井隔声体的理论与实验研究[J]. 苏远大,庄春喜,唐晓明,黑创,许松,李振,杨喜龙. 地球物理学报. 2016(12)
[2]钻铤螺纹接触应力数值仿真分析研究[J]. 朱亮,翟晓鹏,王木乐. 石油和化工设备. 2013(12)
[3]随钻声波测井钻铤模式波衰减规律研究与隔声体设计[J]. 苏远大,庄春喜,唐晓明. 地球物理学报. 2011(09)
[4]随钻测井周期性钻柱结构声传播特性的数值仿真[J]. 闫向宏,孙建孟,苏远大,张美玲,陈雪莲. 科学技术与工程. 2009(19)
[5]钻铤连接螺纹断裂失效分析及结构优化[J]. 汤云霞,王立军,王文云. 石油矿场机械. 2009(06)
[6]基于时域有限差分法的随钻声波测井仪隔声体隔声效果的数值模拟[J]. 杨勇,车小花,李俊,张菲. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(03)
[7]用三维时域有限差分法研究随钻声波测井仪器隔声体的设计[J]. 杨勇,车小花,张菲,李俊. 科学技术与工程. 2009(03)
[8]钻铤螺纹的有限元分析及应力分散槽优化设计[J]. 朱荣东,陈平,夏宏泉,石晓兵. 西南石油大学学报(自然科学版). 2008(02)
[9]吸声材料的研究与应用[J]. 高玲,尚福亮. 化工时刊. 2007(02)
[10]钻柱在扭转、纵向振动下的疲劳寿命估算[J]. 艾池,盖伟涛,王黎明. 大庆石油学院学报. 2006(04)
博士论文
[1]单极和偶极随钻声波测井理论模拟与分波传播特性研究[D]. 郑晓波.哈尔滨工业大学 2017
[2]随钻声波测井仪器最优化设计与数据处理方法[D]. 苏远大.中国石油大学(华东) 2014
[3]随钻测井声波传输特性数值模拟研究[D]. 闫向宏.中国石油大学 2010
硕士论文
[1]随钻声波测井仪器隔声体的数值模拟研究[D]. 张美玲.中国石油大学 2011
本文编号：3400235
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
圆柱杆开槽最大应力计算模型
图 2.2 过度圆弧半径与应力集中系数关系图 Relation diagram of excessive arc radius and stress concentration co 可知，开槽圆柱体截面突变处的应力集中系数随着圆角半径 为理论计算与仿真计算的结果。表 2.1 圆柱杆理论计算值与 ANSYS 计算结果1 Theoretical calculation value of cylindrical bar and ANSYS calculat过渡圆角半径 /mm隔声体上最大应力max /MPa理论计算值 ANSYS 计算值5 17.63 15.4468 15.31 14.84510 14.38 14.49812 13.69 14.0115 13.27 13.422 可知，理论计算值与仿真计算值基本一致，由此可表明，圆
中国石油大学（北京）硕士学位论文隔声体的发射端，计算结束后在 CFX-POST 中提取出接收端某一质点的实时振动信号，将振动信号通过 MATLAB 处理得出接收端某一质点的波形图以及声衰减图利用 ANSYS 软件对隔声体的隔声性能进行仿真分析前，需要验证隔声体建模方法的可行性。建立无槽隔声体模型，无槽隔声体材料为无磁钻铤钢，其密度为7800kg/m3，声源采用中心频率为10kHz的单极子声源，钢中纵波速度为υp=5800m/s横波速度为 υs=3100m/s。声波也是机械波的一种，因此可将声波信号转换成位移载荷加载在隔声体外壳的一端，在另一端（短源距 0.15m，长源距 1.65m）提取某一点的实时振动位移，通过 MATLAB 程序进行后处理得到声衰减图、时延量和振动波形。
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种刻槽式随钻声波测井隔声体的理论与实验研究[J]. 苏远大,庄春喜,唐晓明,黑创,许松,李振,杨喜龙. 地球物理学报. 2016(12)
[2]钻铤螺纹接触应力数值仿真分析研究[J]. 朱亮,翟晓鹏,王木乐. 石油和化工设备. 2013(12)
[3]随钻声波测井钻铤模式波衰减规律研究与隔声体设计[J]. 苏远大,庄春喜,唐晓明. 地球物理学报. 2011(09)
[4]随钻测井周期性钻柱结构声传播特性的数值仿真[J]. 闫向宏,孙建孟,苏远大,张美玲,陈雪莲. 科学技术与工程. 2009(19)
[5]钻铤连接螺纹断裂失效分析及结构优化[J]. 汤云霞,王立军,王文云. 石油矿场机械. 2009(06)
[6]基于时域有限差分法的随钻声波测井仪隔声体隔声效果的数值模拟[J]. 杨勇,车小花,李俊,张菲. 中国石油大学学报(自然科学版). 2009(03)
[7]用三维时域有限差分法研究随钻声波测井仪器隔声体的设计[J]. 杨勇,车小花,张菲,李俊. 科学技术与工程. 2009(03)
[8]钻铤螺纹的有限元分析及应力分散槽优化设计[J]. 朱荣东,陈平,夏宏泉,石晓兵. 西南石油大学学报(自然科学版). 2008(02)
[9]吸声材料的研究与应用[J]. 高玲,尚福亮. 化工时刊. 2007(02)
[10]钻柱在扭转、纵向振动下的疲劳寿命估算[J]. 艾池,盖伟涛,王黎明. 大庆石油学院学报. 2006(04)
博士论文
[1]单极和偶极随钻声波测井理论模拟与分波传播特性研究[D]. 郑晓波.哈尔滨工业大学 2017
[2]随钻声波测井仪器最优化设计与数据处理方法[D]. 苏远大.中国石油大学(华东) 2014
[3]随钻测井声波传输特性数值模拟研究[D]. 闫向宏.中国石油大学 2010
硕士论文
[1]随钻声波测井仪器隔声体的数值模拟研究[D]. 张美玲.中国石油大学 2011
本文编号：3400235
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