收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

旋转尾管悬挂器轴承流固热多场耦合仿真研究

代永德  
【摘要】:随着我国油田开发的不断深入和尾管固井技术的不断发展,对旋转尾管悬挂器等固井工具的性能要求在不断提高。旋转尾管悬挂器轴承作为连接上接头与下层套管的重要零件在该系统中起着重要作用。我国自主研发的旋转尾管悬挂器轴承多为圆锥滚子推力轴承,在实际工作过程中,由于井下的高温、高压、钻井液冲刷等复杂工况,轴承会因出现轴圈断裂和滚动体易磨损、易破碎等现象而过早失效。针对这一现象,本文将实际工况整理并分类为流、固、热三个物理场,从而将实际工况的影响转换为三个物理场耦合的影响,并根据每个物理场的实际情况,以某一自主研发的旋转尾管悬挂器轴承为例,设计了该类轴承系统的有限元耦合方案。通过数值模拟的方式,模拟出本文轴承在井下工作环境中的性能参数。本文主要研究内容如下:(1)基于Hertz接触理论、摩擦学理论和动力学理论对轴承进行了接触分析、摩擦分析和动态载荷分析,推导出适合于本类轴承内部的Hertz接触公式、轴承内部摩擦功公式,并建立了本类轴承的动力学方程组,得到了轴承内部接触和摩擦相关参数、轴承运动构件的受力和扭矩变化规律。(2)基于传热学理论和热网络法,对本类轴承及周围环境系统建立了热网络模型和Simulink计算模型,得到了轴承的稳态温度场和瞬态温度场。(3)通过有限元数值法,建立了轴承及环境系统流固热多场耦合方案。将流固热三场耦合问题根据轴承的实际工况,转换为轴承外部流固耦合传热问题和轴承内部热机耦合问题,通过流固耦合换热界面进行数据传导,最终得到了旋转尾管悬挂器轴承在耦合场下的性能参数。对比了耦合场与结构场下的轴承性能参数,得到耦合场会使轴承的等效应力、结构变形量、接触应力分别增大6.48%、39.78%、13.48%,进而得出“在设计轴承时需考虑耦合场条件”的结论。本文的理论与仿真研究,可为该类轴承进一步的研究提供一定的理论依据和借鉴意义,进而使旋转尾管悬挂器在固井过程中稳定运行,提高固井质量和效率。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 刘国树;黄煜鹏;贾彪;潘治强;;膨胀尾管悬挂器的应用[J];石化技术;2017年07期
2 李亚方;田宜锋;;判断尾管悬挂器倒开的方法[J];石油知识;1997年03期
3 陈喜春;赵凯;宋刚;;膨胀尾管悬挂器金属啮合实验及仿真[J];探矿工程(岩土钻掘工程);2013年03期
4 师涛;高学仕;李富平;李益良;李涛;毕秀玲;;可膨胀尾管悬挂器在可变温度场的接触性能仿真[J];石油矿场机械;2012年04期
5 姜向东;姚辉前;;影响膨胀尾管悬挂器悬挂力的因素分析[J];石油机械;2012年08期
6 马兰荣;马开华;郭朝辉;阮臣良;张金法;;旋转尾管悬挂器的研制与应用[J];石油钻探技术;2011年04期
7 邹祥富;杨万忠;;XGY70S245×178高压尾管悬挂器研制成功[J];天然气工业;2010年01期
8 姚辉前;任凌云;郭朝辉;马兰荣;刘超平;董耀峰;;可膨胀尾管悬挂器膨胀材料及膨胀方式[J];石油钻探技术;2010年01期
9 姚辉前;马兰荣;郭朝辉;姜向东;;可膨胀尾管悬挂器关键技术[J];石油机械;2010年01期
10 张宏军;;国产旋转尾管悬挂器在国内的首次应用[J];石油钻采工艺;2009年05期
11 郭朝辉;马兰荣;朱和明;汪文昌;彭汉标;;国外可膨胀尾管悬挂器的新进展[J];石油钻探技术;2008年05期
12 马开华,朱德武,马兰荣;国外深井尾管悬挂器技术研究新进展[J];石油钻探技术;2005年05期
13 叶能传,魏新勇,任贵兴;国内外尾管悬挂器技术进展[J];石油钻探技术;1996年03期
14 田炳周;;新型机械式尾管悬挂器[J];石油矿场机械;1984年06期
15 马兰荣;郭朝辉;;旋转尾管悬挂器工业性试验获得成功[J];石油钻探技术;2010年06期
16 谷磊;马开华;张国安;杜鹏德;;膨胀尾管悬挂器关键技术分析及现场应用[J];石油机械;2015年08期
17 谷磊;韩峰;刘明;赵晨熙;李夯;邵志香;;改进膨胀尾管悬挂器悬挂力技术研究[J];石油钻探技术;2014年04期
18 ;尾管悬挂器[J];石油科技论坛;2009年03期
19 刘运楼;尾管悬挂器现场使用方法探讨[J];天然气工业;2003年S1期
20 邹祥富;φ127液压尾管悬挂器的组装与使用[J];钻采工艺;1999年06期
中国重要会议论文全文数据库 前6条
1 韩来聚;徐济银;;燃爆式油井尾管悬挂器的研制[A];岩石力学理论与工程实践[C];1997年
2 郭朝辉;马兰荣;姚辉前;陈会年;;膨胀式尾管悬挂器在国外油田的应用[A];2009年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2009年
3 郭建国;;复合胶塞液压自动脱挂尾管悬挂器研制与应用[A];2004年石油装备年会暨庆祝江汉机械研究所建所40周年学术研讨会论文集[C];2004年
4 任良治;邝光升;李俊福;罗中良;;液压尾管悬挂器在地热井施工中的应用[A];第十九届全国探矿工程(岩土钻掘工程)学术交流年会论文集[C];2017年
5 阮臣良;马兰荣;孙文俊;;国外旋转尾管悬挂器丢手工具分析[A];2009年石油装备学术研讨会论文专辑[C];2009年
6 魏金新;宋建厂;;超深井长段尾管磨铣工艺技术[A];山东石油学会钻井专业委员会论文集[C];2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 代永德;旋转尾管悬挂器轴承流固热多场耦合仿真研究[D];中国地质大学(北京);2018年
2 王宇;深井钻探旋转尾管悬挂器轴承密封性能研究[D];中国地质大学(北京);2015年
3 王建冲;基于ANSYS-Workbench的旋转尾管悬挂器轴承有限元分析[D];中国地质大学(北京);2014年
4 师涛;可膨胀尾管悬挂器悬挂性能仿真研究[D];中国石油大学(华东);2013年
5 赵凯;膨胀尾管悬挂器力学仿真及实验研究[D];中国地质大学(北京);2013年
6 袁进平;新型尾管悬挂器的研制[D];中国地质大学(北京);2003年
7 孙海强;旋转尾管悬挂器轴承动态接触及摩擦热数值模拟[D];中国地质大学(北京);2016年
8 徐进;基于混合编程的旋转尾管悬挂器轴承CAD/CAE集成平台研究[D];中国地质大学(北京);2017年
9 苗得田;旋转尾管悬挂器轴承的密封性能分析与优化[D];中国地质大学(北京);2017年
10 金志富;套管钻井中套管与钻杆的连接方式及工具的研究[D];东北石油大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 高向东 通讯员 袁中涛;塔里木油田推广国产尾管悬挂器降成本[N];中国石油报;2017年
2 马占云;尾管悬挂器走向中国制造[N];中国石化报;2011年
3 马占云 郑晓志;新型尾管悬挂器在塔河应用成功[N];中国石化报;2011年
4 马占云;尾管悬挂器正在走向国产化[N];中国石化报;2006年
5 井马占云 王健全;XGS-B型尾管悬挂器成功应用水平[N];中国石化报;2003年
6 马占云 杨德锴;新型尾管悬挂器在雅达项目应用[N];中国石化报;2010年
7 马占云 马兰荣;旋转尾管悬挂器助力超深井固井[N];中国石化报;2012年
8 邹水平 王立新 马占云;用特色技术攻克“深难特”难题[N];中国石化报;2003年
9 本报记者 赵士振;胜利油田每天申请两件国家专利[N];中国石化报;2015年
10 卢太昌 朱向前 李新刚;胜利油田:743件国家专利背后的竞争力[N];中国企业报;2015年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978