井下减振增压装置设计研究

摘要

目前井下增压原理是将钻井液的能量集中提供给部分钻井液，由于原理限定，增压装置必须具有复杂的液压转换机构。然而在井下有限的空间条件和恶劣的工况条件下，复杂机构极易发生事故。因此，研制新型增压装置是十分必要的。 课题的目的是设计出一种集钻杜减振和井底增压于一体的钻柱减振增压系统。实现的方式是利用钻柱的振动来带动井下增压装置使钻井液进入钻头前获得高压。首先运用根据相似理论设计出的底部钻具组合运动状念模拟试验装置，在实验室内对直井眼中钻柱纵向振动进行模拟研究。分析得出每种BHA在不同的参数组合下的振动特性以及底部钻柱的运动规律。为井下增压系统的主体结构设计提供相关的数据。然后，根据钻柱纵向振动特性的研究结果，设计出了装置的总体结构，并对装置的重要零部件进行强度校核。通过校核得出，前面对钻柱减振增压系统主要结构的设计是可行的。通过原理仿真以及机械结构运动仿真，证明了设计的正确性。在上述研究成果基础上，完成了零件加工图纸以及整体装配图纸的绘制等工作。 样机地面试验结果表明，碟簧受力后压缩量的理论计算结果与试验结果吻合较好。从而为装置的井下试验奠定了基础。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章前言

第2章钻柱振动及井下增压技术研究进展

2.1钻柱力学及振动特性研究进展

2.2超高压水射流破岩研究进展

2.3井下增压技术研究进展

第3章钻柱纵向振动特性及井底钻压波动特性研究

3.1钻柱及钻压纵向振动的实验原理、装置及参数组合方案

3.1.1模拟装置的建立准则及装置的组成

3.1.2模拟实验原理

3.1.3实验参数组合方案

3.1.4模拟实验装置

3.2钻柱纵向振动特性及井底钻压波动特性研究

3.2.1实测井底钻压波动规律

3.2.2钻柱振动幅度分析

3.2.3井底钻压波动频率分析

3.3本章总结

第4章减振增压装置结构设计

4.1减振增压装置增压原理分析及计算

4.1.1减振增压装置增压原理分析

4.1.2装置直径与冲程的确定

4.2结构参数计算及强度校核

4.2.1蝶簧的受力分析

4.2.2碟簧的设计计算

4.2.3碟形弹簧寿命校核

4.2.4关键部位的校核

4.3本章小结

第5章增压装置动态仿真分析

5.1零件三维实体造型

5.2机构模块整体装配

5.3定义运动模型的质量属性

5.4本章结论

第6章地面试验及分析

6.1地面试验

6.2弹簧变形量与理论计算结果的差异分析

6.3能够达到压力的预测

第7章结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间的研究成果