導(dǎo)向鉆井工具徑向補(bǔ)償動密封設(shè)計有限元分析碩士論文

1、指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具組合動密封設(shè)計  【關(guān)鍵詞】 導(dǎo)向鉆井工具; 徑向補(bǔ)償; 動密封設(shè)計; 有限元分析; 【英文關(guān)鍵詞】 Steerable drilling device; Radial compensation; Dynamic seal design; Finite element analysis; 【中文摘要】 旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井技術(shù)是20世紀(jì)末期發(fā)展起來的一項(xiàng)尖端的自動化鉆井技術(shù),主要用于水平井、超深井、大位移井、高難定向井等特殊工藝井的導(dǎo)向鉆進(jìn),它能夠自動、靈活地調(diào)整井斜與方位,控制精度高、鉆探能力強(qiáng),實(shí)現(xiàn)了鉆進(jìn)的自動化,代表了當(dāng)今世界鉆井技術(shù)發(fā)展的最高水平(趙金

2、海,2002)。 石油鉆井井下的工作環(huán)境十分惡劣,鉆井液的溫度和壓力隨著井深的增加而逐漸升高,鉆井液中含有砂粒及巖屑等固相和其它的化學(xué)物質(zhì),這些因素都會直接影響井下工具的密封效果,而目前國內(nèi)導(dǎo)向工具的井下動密封設(shè)計還存在很多問題,尤其是在這種高溫高壓以及惡劣工作條件下的密封件的密封性能還遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到規(guī)定的密封要求。因此針對井下導(dǎo)向工具的工作要求及工作環(huán)境設(shè)計了具有自動徑向補(bǔ)償功能的組合動密封結(jié)構(gòu),該組合密封較好地滿足了導(dǎo)向鉆井工具的動密封要求,提高了井下密封結(jié)構(gòu)的可靠性及使用壽命。 本文首先對國內(nèi)現(xiàn)有的幾種常用密封結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、研究現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行了簡要分析,對導(dǎo)向工具建立力學(xué)模型進(jìn)行優(yōu)化求解,

3、并結(jié)合有限元分析得到心軸在導(dǎo)向時的最佳施力位置及應(yīng)力分布情況以及軸的彎曲變形對下端密封的影響,并對旋轉(zhuǎn)心軸的疲勞壽命進(jìn)行了分析;針對導(dǎo)向鉆井工具的工作要求及工. 【英文摘要】 Rotary steering drilling technology was developed in the late 20th century, which was a sophisticated automation drilling technology.The rotary steering drilling tool is mainly used in the extra-deep well, the hi

4、ghly difficult directional well, the horizontal well, the big displacement well and so on. It can adjust the well inclination flexibly and automatically. It represents the highest level of present drilling technology development. The work environment underground drilling is very bad, drilling flu.摘要

5、 5-6 Abstract 6-7 第1章 前言 10-18 1.1 選題背景與選題依據(jù) 10 1.2 研究的目的及意義 10-11 1.3 動密封國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 11-16 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 11-15 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀 15-16 1.4 動密封的發(fā)展趨勢 16-18 第2章 指向式導(dǎo)向鉆井工具受力變形分析及其對密封的影響 18-28 2.1 導(dǎo)向鉆井工具的密封特點(diǎn) 18-19 2.2 旋轉(zhuǎn)心軸導(dǎo)向時的受力變形分析及對密封的影響 19-24 2.2.1 心軸力學(xué)模型及其優(yōu)化求解 19-21 2.2.2 旋轉(zhuǎn)心軸有限元受力及變形分析 21-24 2.2.3 心軸變形對導(dǎo)向工具

6、密封的影響 24 2.3 導(dǎo)向心軸疲勞壽命有限元分析 24-26 2.4 本章小結(jié) 26-28 第3章 指向式旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井工具下部組合動密封設(shè)計 28-31 3.1 導(dǎo)向工具的動密封設(shè)計要求 28 3.2 導(dǎo)向工具下部動密封的結(jié)構(gòu)設(shè)計 28-30 3.3 組合動密封的工作原理 30-31 第4章 基于 ANSYS 的波紋管有限元分析 31-64 4.1 波紋管基本參數(shù) 31-32 4.2 波紋管的剛度 32-42 4.2.1 波紋管的剛度計算 32-34 4.2.2 利用ANSYS 有限元軟件求解波紋管剛度 34-38 4.2.3 波紋管幾何參數(shù)對其剛度的影響 38-42 4.3 波紋管的穩(wěn)定

7、性分析 42-48 4.3.1 波紋管承受內(nèi)壓時穩(wěn)定性分析 42-46 4.3.2 波紋管承受彎矩載荷時的穩(wěn)定性分析 46-48 4.4 波紋管在內(nèi)壓與彎矩載荷下應(yīng)力與變形分析 48-55 4.4.1 波紋管應(yīng)力有限元分析 48-51 4.4.2 波紋管的結(jié)構(gòu)對其應(yīng)力狀態(tài)的影響 51-54 4.4.3 波紋管幾何參數(shù)的最終確定 54-55 4.5 波紋管的疲勞壽命有限元分析 55-62 4.5.1 波紋管受內(nèi)壓及徑向彎曲載時的應(yīng)力狀態(tài)分析 55-58 4.5.2 波紋管的疲勞壽命分析 58-62 4.6 本章小結(jié) 62-64 第5章 基于 ANSYS 的機(jī)械密封環(huán)接觸應(yīng)力分析及熱分析 64-84 5.1 機(jī)械密封設(shè)計計算及分析 64-71 5.2 基于 ANSYS 的機(jī)械密封環(huán)摩擦磨損應(yīng)力分析 71-75 5.2.1 機(jī)械密封動靜環(huán)有限元接觸分析 71-75 5.2.2 結(jié)論與分析 75 5.3 密封環(huán)端面變形分析 75-78 5.4 波紋管機(jī)械密封熱應(yīng)力分析 78-82 5.4.1 機(jī)械密封環(huán)熱應(yīng)力有限元分析 78-81 5.4.2 結(jié)論與分析 81-82 5.5 本章小結(jié) 82-84 第6章 結(jié)論與展望 84-87 6.1 結(jié)論 84-85 6.2 創(chuàng)新點(diǎn) 85-86 6.3 展望 86-87 致謝 87-88 參