油润滑螺杆钻具传动轴总成的优化改进

发布时间：2017-09-29 22:25

  本文关键词：油润滑螺杆钻具传动轴总成的优化改进

  更多相关文章： 螺杆钻具 油润滑 密封圈 金属波纹管 壳体

【摘要】：随着我国石油钻井业的发展,深井、复杂井和水平井的出现,使石油钻采设备动力源由地上向地下发展,其中井下螺杆钻具作为井下动力单元得到了广泛应用并迅速发展。螺杆钻具由传动轴总成、万向轴总成、马达总成、防掉总成、旁通阀总成五部分构成,其中传动轴总成由于所受载荷比较复杂、载荷波动程度高、冲击性强、作业坏境恶劣,失效时常发生,直接影响螺杆钻具的工作寿命。因此,改善和优化螺杆钻具传动轴总成结构,对提高其工作寿命具有重要的工程意义。本研究以螺杆钻具传动轴总成为研究对象,分析了其损坏的主要原因,确定了需要优化改进的主要零部件为:水帽、轴承组、油密封结构等。在研究过程中,首先提出了结构优化改进方案,然后采用理论计算和模拟仿真来进行设计和校核,最后进行结构优化改进。通过有限元分析法确定了水帽分流孔直径,水帽分流孔个数,水帽分流孔倾斜角;通过改变推力轴承组的排列形式,提高了传动轴总成的刚度;进行了传动轴总成润滑结构优化改进,并进行了相关密封设计,使润滑方式由原来的钻井液润滑改为储油润滑,为山西北方风雷工业集团有限公司对螺杆钻具产品的优化改进提供了方案和依据。
【关键词】：螺杆钻具 油润滑 密封圈 金属波纹管 壳体
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE921.2
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 课题研究的目的与意义7-8
• 1.2 本课题研究的背景8
• 1.3 螺杆钻具传动轴总成的国外研究现状8-9
• 1.4 螺杆钻具传动轴总成的国内研究现状9-11
• 1.5 螺杆钻具传动轴使用过程中所存在的问题11
• 1.6 本课题的主要研究内容和研究思路11-13
• 1.6.1 主要研究内容11-12
• 1.6.2 本课题的研究思路12-13
• 第二章 传动轴总成的结构13-18
• 2.1 螺杆钻具的结构及工作原理13-14
• 2.2 传动轴总成结构及功能14-17
• 2.2.1 水帽的功能及存在问题分析15
• 2.2.2 轴承组的功能及存在问题分析15-16
• 2.2.3 传动轴的功能及存在问题分析16
• 2.2.4 传动轴壳体的功能及存在问题分析16-17
• 2.3 本章小结17-18
• 第三章 基于传动轴总成的结构优化改进方法18-22
• 3.1 螺杆钻具设计参数18
• 3.2 优化设计方法18
• 3.3 优化分析软件18-21
• 3.3.1 三维建模优化分析软件18-19
• 3.3.2 有限元优化分析软件19-21
• 3.4 本章小结21-22
• 第四章 水帽的结构改进22-33
• 4.1 水帽结构介绍22
• 4.2 传统水帽内部钻井液流域的静压、最大流速及应力分析22-23
• 4.3 分流孔数对流速、静压和水帽强度的影响23-26
• 4.4 分流孔直径对钻井液最大流速、静压力和水帽强度的影响26-28
• 4.5 分流孔倾斜角对钻井液最大流速、静压力和水帽强度的影响28-31
• 4.6 水帽接口的优化31-32
• 4.7 本章小结32-33
• 第五章 推力轴承组的优化33-39
• 5.1 建模与使用寿命分析33-36
• 5.2 轴承组寿命的计算36-38
• 5.3 本章小结38-39
• 第六章 密封结构的改进及密封件的设计39-54
• 6.1 传动轴润滑结构39
• 6.2 油密封结构的实现39-42
• 6.2.1 第一类结构改进方案40-41
• 6.2.2 第二类结构改进方案41
• 6.2.3 第三类结构改进方案41-42
• 6.3 金属波纹管机械密封方式的研究42-45
• 6.3.1 金属波纹管的结构及功能分析42-43
• 6.3.2 金属波纹管的材料选择43
• 6.3.3 波纹管的工作原理介绍43-45
• 6.4 密封结构的改进45-51
• 6.4.1 模型的建立45-46
• 6.4.2 密封件的改进设计46-51
• 6.5 最终结构51-52
• 6.6 本章小结52-54
• 第七章 结论和展望54-57
• 7.1 结论54-55
• 7.2 展望55-57
• 致谢57-58
• 参考文献58-60
• 攻读硕士学位期间发表的论文60-61

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 万朝晖;螺杆钻具工作特性和结构参数的分析研究[J];石油机械;2001年10期

2 王鸿膺,张彦廷,许树利;螺杆钻具逆向检测方法的研究[J];石油机械;2003年10期

3 李明谦;黄继庆;;螺杆钻具的应用现状及未来发展建议[J];石油机械;2006年05期

4 陈湖滨;刘同富;裴建忠;张令存;;影响螺杆钻具工作寿命的使用因素分析[J];钻采工艺;2007年01期

5 张玉英;王永宏;;中空转子螺杆钻具工作特性分析[J];石油矿场机械;2007年09期

6 张强;何成刚;常焕强;;不同流量下螺杆钻具特性分析及预测[J];石油天然气学报;2007年06期

7 刘小虎;缑晓军;关小虎;;模拟温度场的螺杆钻具试验装置方案设计[J];石油矿场机械;2008年08期

8 王世峰;;螺杆钻具常见失效形式及原因分析[J];硅谷;2008年17期

9 宗良;;预轮廓螺杆钻具研制成功[J];石油钻采工艺;2008年05期

10 左运峰;周文华;檀惊涛;闫光;;降低螺杆钻具失效的现场技术措施[J];石油钻采工艺;2009年S2期

中国重要会议论文全文数据库 前3条

1 郭建庄;任武;刘鑫;华建军;;陶瓷螺杆钻具转子的开发与应用[A];2009年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2009年

2 张明岐;程小元;潘志福;;石油螺杆钻具等壁厚定子的电解加工技术[A];第14届全国特种加工学术会议论文集[C];2011年

3 黄显萍;韩传军;李永斌;;螺杆钻具传动轴的强度分析与优化设计[A];非常规油气资源勘探开发装备及应用技术研讨会论文集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 ;我国第一台空气螺杆钻具在这里诞生[N];科技日报;2004年

2 记者 张贵志;螺杆钻具市场刮旋风[N];中国石油报;2000年

3 记者 张贵志;大港中成螺杆钻具销量猛增[N];中国石油报;2003年

4 记者　张贵志 通讯员　赵飚;大港中成螺杆钻具供不应求[N];中国石油报;2006年

5 记者　张贵志 通讯员　赵飚;大港中成螺杆钻具进入中海油市场[N];中国石油报;2006年

6 记者 韩辛;螺杆钻具龙岗“发力”[N];中国石油报;2007年

7 本报记者 张贵志;服务中国第一钻[N];中国石油报;2003年

8 通讯员 李明谦;渤海装备中成机械公司预轮廓螺杆钻具填补国内空白[N];中国石油报;2008年

9 通讯员李长旺 奥文勇;渤海装备预轮廓螺杆钻具通过集团公司鉴定[N];中国石油报;2010年

10 记者魏志强 特约记者赵飙;预轮廓螺杆钻具助力钻井提速[N];中国石油报;2010年

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 李志刚;井下近钻头测量与无线短传技术研究[D];中国石油大学;2010年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 赵娜;螺杆钻具马达线型优化设计方法的研究[D];沈阳工业大学;2016年

2 葛伟哲;螺杆钻具工作参数测量模块设计与开发[D];中国石油大学(华东);2014年

3 刘祥猛;螺杆式井下增压提速装置研究[D];中国石油大学(华东);2014年

4 罗凯佳;螺杆钻具壳体联接螺纹的强度分析及优化[D];长江大学;2016年

5 盛治新;螺杆钻具生产线系统信息的智能化管理研究[D];长江大学;2016年

6 陈治;预轮廓螺杆钻具马达设计分析研究[D];长江大学;2016年

7 赵永昌;螺杆钻具性能试验自动测试系统研究[D];西安电子科技大学;2015年

8 刘德;油润滑螺杆钻具传动轴总成的优化改进[D];西安石油大学;2016年

9 张葆;空气螺杆钻具螺杆衬套副设计研究[D];中国石油大学;2008年

10 卫增杰;中短半径水平井螺杆钻具力学性能分析[D];西南石油学院;2005年

，

本文编号：944608