新型3000HP五缸钻井泵动力端设计与分析

发布时间：2017-12-21 07:37

  本文关键词：新型3000HP五缸钻井泵动力端设计与分析　出处：《西南石油大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

  更多相关文章： 钻井泵 结构设计 虚拟样机 联合仿真 有限元分析

【摘要】：在钻井工程领域,作为钻井作业非常重要设备之一的钻井泵,因其重要性被比喻为石油钻机的心脏部分,在石油天然气的开采过程中发挥着巨大作用。随着钻井工艺技术,特别是高压喷射钻井、近平衡钻井、丛式定向井、水平井等新工艺、新技术的发展,三缸及五缸单作用活塞型钻井泵被世界上的众多国家普遍地采用和开发,大功率、高泵压、大排量、重量轻和机电融合技术等特点是钻井泵以后的发展方向。而结构方面较为复杂、生产工艺难度较大是钻井泵的主要特点之一,钻井速度和质量很大程度上受到了其技术性能指标以及稳定可靠工作的影响。近年来发展迅速的虚拟样机技术为较准确的仿真研究钻井泵这种机电液一体化产品提供了有效的手段。本文通过对传统钻井泵性能进行研究,针对传统三缸钻井泵所存在的不足,提出了一种新型3000HP五缸钻井泵,对其动力端进行了设计与分析,将虚拟样机技术应用到钻井泵的研究中,主要开展了以下几方面的研究:(1)国内外文献、专利调研。分析钻井泵的技术资料和现场使用情况,了解了国内外钻井泵的使用现状和先进技术,指出现有产品存在的不足,明确了钻井泵的发展趋势。对虚拟样机技术的特点以及国内外发展现状等进行了调研、总结,明确了此技术在往复泵方面的应用情况。(2)设计出新型钻井泵的总体传动方案,对传统钻井泵和新型钻井泵传动方案进行了比较,突出了新型钻井泵的设计优点;阐述了钻井泵基本性能参数,设计出新型钻井泵的技术参数;在此基础上,对新型钻井泵动力端主要零部件进行了设计。(3)对新型钻井泵动力端进行了运动学和动力学分析,为新型钻井泵下一步设计提供理论基础;利用MATLAB软件对力学方程进行编程求解。(4)1D3D模型建立与联合仿真。利用LMS Virtual.Lab Motion多体动力学仿真软件建立了新型五缸钻井泵动力端的多刚体动力学模型;利用系统一维建模仿真分析软件AMESim搭建了新型五缸钻井泵的1D仿真模型。利用接口技术将两种模型进行联合仿真,直接利用钻井泵1D仿真分析得到的液力载荷对钻井泵动力端进行了多刚体动力学仿真分析。(5)利用有限元软件ANSYS对新型钻井泵动力端的关键部件曲轴、连杆、十字头、介杆和壳体进行了静力学分析,并对介杆和壳体进行了改进设计。
【学位授予单位】：西南石油大学
【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：1315271