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小型泥浆取样振动筛结构及动力学分析

杨伍博  
【摘要】:在油田的勘探和开发阶段,首要工作就是要勘测地质构造,划分钻井地质剖面。在勘测的过程中,通过对岩样的分析,了解钻井所穿过的各地质时代地层的层序、埋藏深度、地层厚度和岩石性质,进而了解油气生、储、盖层的构造位置、岩性特征及蕴含油气等情况,为油田储量计算、油区井网调整及钻井过程中钻井液配置、钻头使用、油层压裂、酸化等工程提供基础资料。在钻井过程中,随着泥浆一起被带至地面的那些地下岩石碎块叫作岩屑,工程实际中,常取颗粒较大的岩屑作为岩样进行分析。本文采用小型泥浆取样振动筛对泥浆进行筛分,在筛分的同时向筛面喷水,将细料和泥质冲洗掉从而达到清除岩屑获得符合要求岩样的目的,而振动筛的设计是否合理成为能否获得符合要求岩样的关键。振动筛的设计需要满足以下几个方面:首先要满足振动要求以实现对物料筛分的需求;其次,振动筛应有一定的刚度和强度以达到较长的工作寿命、较高的可靠性等基本要求;再次,振动筛在完成一个油井岩样的提取后,要移到下一个油井进行新的岩样提取,因此所设计的振动筛要求结构简单、体积小、重量轻,便于拆装和运输。 本论文就是基于这种需求,进行振动筛的结构设计和动力学分析,研究内容主要包括以下几个方面: (1)振动筛动力学参数优化。分析物料粒子在筛面上的运移规律,得出各动力学参数之间的关系,建立数学模型,编写优化程序,对各动力学参数进行优化,得出在满足处理量的条件下,振动筛有最高效率的一组动力学参数。 (2)振动筛结构设计和动力学分析。根据所优化的动力学参数,合理选择激振源并设计减振系统,初步设计振动筛的整体结构,根据振动筛的整体结构,建立振动筛的力学模型,进行动力学分析,计算振动筛的固有频率和系统响应,初步判断振动筛的结构合理性。 (3)筛箱的有限元模型的建立。首先建立筛箱的三维模型,然后将三维模型导入有限元分析软件中进行网格划分。在网格划分前,对筛箱进行简化,去掉一些不必要的约束孔和工艺孔。本文所分析的振动筛属于小型振动筛,筛板质量不能忽略,而过多的筛孔会使网格变得特别的复杂,因此在简化的过程中,将筛板简化为一等质量的平板结构。最后对整个筛箱进行抽取中面,用壳单元对中面进行网格划分,并附壳单元厚度以板厚。 (4)筛箱的有限元分析。对筛箱进行模态分析,得出筛箱的前15阶固有频率及其对应的阵型图,判断振动筛的工作频率是否落在固有频率附近;对筛箱进行谐响应分析,得出筛箱的位移云图和应力云图,分析云图并对筛箱不合理的部分进行局部改进。 本文所研究的内容对振动筛动力学参数的优化、结构设计和筛箱结构改进具有一定的指导意义,为小型泥浆取样振动筛的设计提供理论基础和事实依据。


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