钻井泥浆压力脉冲缓释装置设计研究

【摘要】：钻井泥浆泵采用往复式三缸泵,可提供较大的压力驱动泥浆循环,其流量和压力脉动如长时间不能有效抑制将导致外接管路破坏,储层受损坏,控压钻井难度增加等问题,影响动力钻具输出特性和稳定性,诱导动力钻具出现“粘-滑效应”。论文开展了泥浆缓释器工作机理和设计研究,探讨通过动态调节缓释器参数适应负载变化,以满足现场和实验需要,取得了一定的研究进展。首先,在调研国内外脉冲阻尼装置工作原理的基础上,以BW-1000型三缸泥浆泵基本参数为依据,分别设计了“轴流式泥浆脉冲缓释器”和“蓄能罐式泵压缓振器”两套设计方案,进行了详细的结构设计和参数计算校核。在分析所设计的缓释器结构特点的基础上,对缓释器的弹性橡胶件共振系统、容积变化、系统管道等部分分别进行了模型研究,揭示了其结构原理。基于Solidworks三维设计软件和ANSYS/Workbench软件,建立了泥浆脉冲缓释装置的CFD仿真模型,系统地分析了振动频率、负载、容腔体积等参数对于泥浆脉冲缓释装置缓释效果的影响,为泥浆脉冲缓释装置的研究奠定了理论基础。论文研究为下一步开展具有自适应负载的泥浆脉冲缓释装置的优化设计提供了参考依据,同时,所开发的泥浆缓释器能够用于改善本实验室已有的孔底动力钻具实验台的测试条件,为后续开展涡轮钻具“粘滑振动”机理的研究奠定了研究基础。