随行振动固井胶塞振动特性研究

发布时间：2021-10-12 14:07

　　振动固井技术是在常规的固井作业中通过振动波作用于井内套管壁上的水泥浆来提升固井质量,其中最常用的装备是固井胶塞,但传统的固井胶塞自身不能产生振动,需要在井内装入固定的振动源或下放振动装置进行振动固井,存在振动源固定、作用距离短以及无法实时振动的缺陷。论文研制了能够在固井过程中自发产生振动,且能够在全井段带动套管产生共振的随行振动固井胶塞,在传统固井胶塞的内部增加偏心式振动转子组件,完成了四种振动组件的结构设计、强度校核以及振动转子的最佳性能参数计算;利用Solidworks软件对胶塞、套管以及振动转子进行三维建模,利用Abaqus软件对偏心转子进行静力学分析、模态分析以及热力学分析,验证设计的振动胶塞符合设计及安全要求;利用Adams软件建立了振动胶塞的虚拟样机,并进行了运动学分析,模拟井下工作状态进行仿真试验,测量振动转子响应速度,振幅变化规律,接触力的大小等相关参数,并对转子性能进行综合排序;根据仿真结果与最优解原则对设计的四款转子进行优化设计,根据变参原则对转子参数进行更改,并通过有限元分析及虚拟样机仿真得出最适宜的转子优化参数;研制了振动胶塞及七款转子的物理样机进行实验验证,根... 

【文章来源】：西安科技大学陕西省

【文章页数】：80 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
    1.1 选题背景与意义
        1.1.1 选题背景
        1.1.2 选题意义
    1.2 国内外振动固井技术发展现状和发展趋势
        1.2.1 国内外振动固井技术发展现状
        1.2.2 国内外振动固井技术发展趋势
    1.3 课题主要研究内容
        1.3.1 研究对象
        1.3.2 研究内容
2 随行振动固井胶塞及振动转子设计
    2.1 固井胶塞结构的改进与创新
    2.2 四种振动转子的设计及有限元模型的建立
        2.2.1 随行固井胶塞振动组件及其有限元模型的设计
        2.2.2 偏心块的有限元模型的建立
        2.2.3 偏心块的有限元模型边界条件及载荷设置
    2.3 偏心块过盈接触分析及强度校核
    2.4 偏心振动组件最佳性能参数研究
    2.5 本章小节
3 随行振动固井胶塞振动转子有限元分析
    3.1 随行固井胶塞偏心块的静力学分析
    3.2 随行固井胶塞偏心块的模态分析
    3.3 随行固井胶塞偏心块的热力学分析
    3.4 本章小节
4 随行振动固井胶塞偏心转子振动特性分析
    4.1 井身结构振动传播衰减分析
    4.2 固井胶塞振动特性分析
        4.2.1 固井胶塞三维模型的建立
        4.2.2 固井胶塞虚拟样机的建立
        4.2.3 虚拟样机仿真及数据处理
    4.3 本章小节
5 振动组件偏心转子的优化设计及有限元分析
    5.1 材料优化
    5.2 动力源优化
    5.3 偏心转子结构优化
    5.4 优化后偏心转子有限元分析验证
        5.4.1 优化后的静力学分析验证
        5.4.2 优化后的模态分析验证
        5.4.3 优化后的热力学分析验证
    5.5 多变量变化下的转子优化及有限元分析验证
        5.5.1 变参后的静力学分析验证
        5.5.2 变参后的模态分析验证
        5.5.3 变参后的热应力分析验证
        5.5.4 变参后的振动特性分析
    5.6 本章小节
6 物理样机的研制与实验验证
    6.1 物理样机的研制
    6.2 试验设备与测试仪器
    6.3 试验测试记录
    6.4 测试数据处理
    6.5 本章小节
7 结论与展望
    7.1 结论
    7.2 展望
致谢
参考文献
附录


【参考文献】：
期刊论文
[1]某油井在固井过程中套管断裂原因分析[J]. 葛明君,吕拴录,谢俊峰,戴永鹏.  石油管材与仪器. 2020(01)
[2]水平井固井关键技术的尝试性实践[J]. 孙世超,蔡雨格.  化工管理. 2020(04)
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[4]振动压路机偏心块动力特性分析[J]. 黄会荣,袁博阳,张希.  机械设计与制造. 2019(07)
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[8]智能凝胶塞在晋中3井的应用[J]. 王骁男,张栋俊,吕忠楷,屈炜佳,唐国旺.  钻采工艺. 2018(05)
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硕士论文
[1]组合偏心块式三维激振林果采收机的设计与试验[D]. 许南南.浙江理工大学 2018
[2]高速电机转子机械应力及动力学特性研究[D]. 辛小伟.哈尔滨工业大学 2017
[3]高速转子系统临界转速及其模态分析[D]. 高相龙.上海应用技术大学 2017
[4]高速电机典型转子轴系结构的建模及其动态特性研究[D]. 徐进.湖南大学 2017
[5]井下水力脉冲振动固井装置的研制[D]. 任星.中国石油大学(北京) 2016
[6]致密油藏水平井固井技术研究[D]. 王爱军.东北石油大学 2015
[7]谐振胶塞监测控制系统研究[D]. 杨超.西安科技大学 2013
[8]高速电机转子系统动力学特性分析[D]. 徐爱杰.哈尔滨工业大学 2012
[9]振动固井装置的设计及振动传播规律的研究[D]. 郑章义.长江大学 2012
[10]汽轮机转子热应力及寿命分析[D]. 黄世勇.哈尔滨工业大学 2007



本文编号：3432726