石油鉆井用水力振蕩器的設計及分析.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、隨著石油產(chǎn)品消耗量的逐年上升以及環(huán)保意識的日益增強,如何清潔、經(jīng)濟、高效地開采地下石油資源已經(jīng)成為各國面臨的主要問題。針對這個問題,各國在石油鉆井手段上相繼進行了技術(shù)開發(fā)。大斜度井、水平井及水平分支井等復雜結(jié)構(gòu)井鉆進技術(shù)應運而生,被大量的應用到了鉆井工程中。這些技術(shù)的出現(xiàn)有效地提高了石油產(chǎn)量,降低了成本,同時有效地減少了環(huán)境污染。
  國內(nèi)石油開采行業(yè)也廣泛應用了大斜度井、水平井及水平分支井等復雜結(jié)構(gòu)井技術(shù),但在實際應用過程中卻存

2、在很多問題,時常出現(xiàn)托壓、粘卡現(xiàn)象,特別是在滑動鉆進過程中,由于井體斜度的原因鉆柱重力很難轉(zhuǎn)化為作用在鉆頭上的壓力,不能給鉆頭施加有效的鉆壓,直接影響了鉆進速度和鉆井周期。
  本文針對上述出現(xiàn)的問題,研究開發(fā)了一種石油鉆井用水力振蕩器,該設備主要由閥門系統(tǒng)、動力部分和配套部分(振蕩/彈簧短節(jié))組成。整個設備依靠鉆井液驅(qū)動,鉆井液流經(jīng)位于振蕩器中的動力部分產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運動,帶動閥門系統(tǒng)工作,使鉆井液流量發(fā)生變化從而產(chǎn)生振蕩器內(nèi)部壓強變

3、化,壓強的變化作用于振蕩器中的彈簧短節(jié)上產(chǎn)生溫和的振蕩力,并通過鉆具傳遞給鉆頭。這種溫和的振動可減少鉆具在井壁上的摩擦,降低粘卡可能性,有效提高鉆壓,提升鉆進速度,縮短鉆井周期。
  振動頻率作為設計中的一個關(guān)鍵指標,將決定水力振蕩器的使用性能。而振動頻率的大小是由動力部分的運動情況決定的。本文對動力部分中的主體——螺桿馬達的運動特性展開了研究,從理論上研究分析了馬達轉(zhuǎn)子的運動規(guī)律,并運用ADAMS運動仿真對其展開了運動仿真分析,

4、仿真分析分析結(jié)果與理論分析結(jié)果相吻合。與此同時,還運用Matlab中的Simulink模塊對轉(zhuǎn)子啟動過程的動態(tài)特性進行了仿真,仿真結(jié)果表明,馬達在0.01s之后將進入正常的工作狀態(tài)。
  由于水力振蕩器自身工作特點及工作環(huán)境的因素,它在工作過程中將會受到來自自身和外部的激勵,可能會產(chǎn)生非目標振動,這種無效振動將極大影響設備的功能,降低使用性能和壽命。所以,對水力振蕩器的振動特性進行研究就非常必要。模態(tài)分析作為研究結(jié)構(gòu)的振動特性的方

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