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基于ANSYS的井下增压器活塞间隙密封研究

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润滑与密封 2014年第5期39卷 69-71,76页

作者：彭勃郭楚文赵韡邓杰中国矿业大学电力工程学院江苏徐州221116

针对井下增压器活塞密封问题,提出以非接触式迷宫间隙密封代替原有填料密封。构建迷宫间隙密封的二维增阻槽模型,基于ANSYS-Fluent流体仿真软件,采用SST模型和SIMPLE算法,分析单个槽槽深和槽宽与泄漏量之间的关系,并探讨有限长度下增阻... 详细信息

针对井下增压器活塞密封问题,提出以非接触式迷宫间隙密封代替原有填料密封。构建迷宫间隙密封的二维增阻槽模型,基于ANSYS-Fluent流体仿真软件,采用SST模型和SIMPLE算法,分析单个槽槽深和槽宽与泄漏量之间的关系,并探讨有限长度下增阻槽的布置方法。结果表明:槽深一定时,泄漏量随着槽宽的增大而增大;槽宽在1 mm以上时,当槽宽深比在2∶1左右泄漏量最小;槽深增大达到槽宽深比为1∶1时,随着槽深增大泄漏量的变化趋于平缓。在有限长度下,槽间距增大,槽与间隙进出口的距离减小,泄漏量随着槽间距的增大呈现出先减少后增大的规律,因此必须合理匹配槽间距及槽与间隙进出口的距离,才能达到较好的密封效果。

关键词：井下增压器间隙密封泄漏损失

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含泄漏层的井下水力增压器增压特性研究

机床与液压 2021年第18期49卷 8-14,21页

作者：黄壮夏成宇任向东李伦侯作富何宇航长江大学机械工程学院湖北荆州434023 中国石化胜利油田孤岛采油厂山东东营257231

为了进一步提高水力喷砂射孔技术的射流压力,摆脱传统的地面增压方式因压力传输困难、能耗高等原因对深层地层岩石压裂难的困境,基于实际射孔工艺要求,设计了井下水力增压器。根据井下水力增压器的结构和工作原理,考虑活塞与活塞筒之间... 详细信息

为了进一步提高水力喷砂射孔技术的射流压力,摆脱传统的地面增压方式因压力传输困难、能耗高等原因对深层地层岩石压裂难的困境,基于实际射孔工艺要求,设计了井下水力增压器。根据井下水力增压器的结构和工作原理,考虑活塞与活塞筒之间的泄漏层对增压效果的影响,建立了增压缸流体域模型,利用动网格技术对增压缸的增压特性进行数值模拟研究。研究结果表明:增压过程中,增压腔压力和流体出射速度均随时间先增大后逐渐呈现出高频周期性波动的规律;增压腔压力和流体出射速度随输入压力和低压腔与增压腔流体的有效作用面积比的增大而增大,且增压腔压力近似等于输入压力和有效作用面积比的乘积;泄漏层厚度对增压腔压力和流体出射速度的波动性影响很大。该研究结果为后期增压器结构设计和参数优选提供了参考。

关键词：水力喷砂射孔井下增压器动网格泄漏层增压特性

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井下水力增压器设计与仿真分析

石油机械 2021年第10期49卷 99-107页

作者：黄壮夏成宇何宇航郭良林冯超吴霁薇长江大学机械工程学院湖北省荆州市434023 Harvard University School of Engineering and Applied Sciences and Department of Physics 华东理工大学

现有研究采用简化处理增压腔模型或只利用数值模拟仿真水力增压器增压性能,可能导致计算结果不可靠。为此,基于实际钻井工艺要求,设计了利用井下水力能量增压的井下水力增压器。根据增压器的结构和工作原理,建立了增压腔的数学模型和流... 详细信息

现有研究采用简化处理增压腔模型或只利用数值模拟仿真水力增压器增压性能,可能导致计算结果不可靠。为此,基于实际钻井工艺要求,设计了利用井下水力能量增压的井下水力增压器。根据增压器的结构和工作原理,建立了增压腔的数学模型和流体域模型,采用Matlab数值模拟和Fluent动网格技术仿真对增压腔的增压特性进行研究,并将两者结果进行对比分析,以验证研究结果的正确性。研究结果表明:增压过程中,活塞运动速度、流体出射速度及有杆增压腔流体压力均随时间延长呈现出先增大后逐渐趋于稳定的规律;随着高压出口直径的减小和低压腔与有杆增压腔有效作用面积比的增大,有杆增压腔内流体压力增大,高压出口处流体出射速度增大,增压器的增压效果越明显;对增压腔结构参数进行优选,当高压出口直径不大于8 mm、低压腔与有杆增压腔的有效作用面积比不小于3.5时,可增强增压器增压效果。研究结果可为增压器的优化设计提供理论支持。

关键词：井下增压器增压腔高压射流活塞速度 Matlab Fluent动网格技术

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差动式井下增压器的工作机理研究及系统仿真

液压与气动 2009年第10期33卷 19-22页

作者：王旱祥张浩贾朋中国石油大学(华东) 山东东营257061

为了解决油田增压注水配注困难、成本高的问题,根据差动式增压原理,研究了差动式井下增压器的工作机理,并根据活塞缸和活塞杆的受力条件确定了主要部件的结构和参数,同时根据增压器的工作原理建立了增压器液压系统主要部件的数学模型并... 详细信息

为了解决油田增压注水配注困难、成本高的问题,根据差动式增压原理,研究了差动式井下增压器的工作机理,并根据活塞缸和活塞杆的受力条件确定了主要部件的结构和参数,同时根据增压器的工作原理建立了增压器液压系统主要部件的数学模型并进行了液压系统仿真实验。实验表明,该差动式增压器达到了一定的压力比和流量,能够满足注水现场的流量和压力需求,节约了成本。

关键词：差动式井下增压器机理仿真

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用螺杆泵作井下增压器的理论探讨

石油钻采工艺 1997年第2期19卷 50-51页

作者：孟庆国石油大学

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井下射流增压器的设计与研究

井下射流增压器的设计与研究

作者：吴志超长江大学

学位级别：硕士

采用井下增压装置产生高压射流辅助钻头机械破岩的方法是作为提高机械钻速的有效技术之一,目前井下增压技术可利用钻井液水力能量以及钻柱振动能量两种增压方式。通过安装在钻头上方的井下增压装置,超高压射流是通过钻柱中部分循环的钻... 详细信息

采用井下增压装置产生高压射流辅助钻头机械破岩的方法是作为提高机械钻速的有效技术之一,目前井下增压技术可利用钻井液水力能量以及钻柱振动能量两种增压方式。通过安装在钻头上方的井下增压装置,超高压射流是通过钻柱中部分循环的钻井液增压后形成的,在超高压水射流压力下直接冲击井底破碎岩石,通过超高压射流辅助钻头机械破岩与常规射流清岩作用,能够达到提高机械钻速的目的。基于此,在现有的技术研究的基础上,参考现有的增压方案,拟采用螺杆马达为动力源,采用活塞增压方式,设计了一种新的井下射流增压器总体方案,主要包括动力驱动机构的结构设计、动力转换机构的结构设计以及增压机构的设计。完成井下射流增压器整体的装配图,借助Solidworks三维建模软件建立了井下射流增压器机构结构模型,并完成了三维几何模型的装配定位,借助ANSYS有限元软件和强度理论知识,对驱动机构（如螺杆转子、万向轴等）的强度分析,对转换机构螺旋闭合槽的线型进行分析计算,选取螺旋闭合槽的最优路线,完成对动力转换机构螺旋闭合槽的活齿传动的强度分析,采用ANSYS软件分析螺旋闭合槽的活齿传动机构处于最高强度条件下钢球的分布规律,验证设计的合理性。根据实际工作状况,借助ADAMS软件建立了井下射流增压器三维几何模型的简化模型,并导入ADAMS软件对井下增压器的动力转换机构进行动力学仿真,对动力转换机构的动力输入端转速、扭矩等参数以及动力转换机构连续性进行计算。借助“Ansys Workbench”软件对增压机构进行仿真,分析在不同喷嘴直径下,不同的收缩角,对射流速度的影响规律,根据仿真结果,确定喷嘴直径以及射流速度的合理取值。经过对井下射流增压器的详细设计和建模分析,并对主要机构进行动力学仿真,验证了方案的可行性,井下射流增压器的设计研究工作的完成,必定会为今后提高钻井速度研究提供非常重要的指导意义,并为井下增压器的设计研究工作提高新的思路。

关键词：设计井下增压器有限元动力学仿真

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螺杆换向式井下增压器设计研究

螺杆换向式井下增压器设计研究

作者：兰凯中国石油大学(华东)

学位级别：硕士

随着石油钻井技术的不断发展,钻井井深不断加大,常规旋转钻井速度慢、效率低成为了制约钻井技术发展的因素之一,而超高压水射流辅助钻井技术可显著提高钻井速度。目前国内已研制出各种不同原理的井下增压器,但现有增压器还存在不足,主... 详细信息

随着石油钻井技术的不断发展,钻井井深不断加大,常规旋转钻井速度慢、效率低成为了制约钻井技术发展的因素之一,而超高压水射流辅助钻井技术可显著提高钻井速度。目前国内已研制出各种不同原理的井下增压器,但现有增压器还存在不足,主要是结构比较复杂、不易加工、使用寿命短。因此,为了提高钻井速度,设计了一种新的螺杆换向式井下增压器。螺杆换向式井下增压器通过使用螺杆马达带动转动阀转动,通过转动阀开启关闭与弹簧压缩复位配合,使柱塞作直线往复运动,产生高压脉动射流。本文首先确定了增压器的整体方案,并建立了增压器的三维模型,详细设计了上阀盘和组合运动件等零件,对重要零件进行了校核;然后,对柱塞缸内关键零件进行了详细设计和校核,设计了柱塞高压密封结构和材料,计算了柱塞密封泄露量和单向阀的泄露量,根据设计压力和流量确定了超高压喷嘴的直径;最后,根据设计参数对增压器液压系统进行了建模仿真,仿真结果与计算结果相符。经过对增压器的详细设计和建模仿真,验证了方案的可行性。螺杆换向式增压器的设计完成,也必定会为今后提高钻井速度的研究起到非常重要的指导意义。

关键词：井下增压器螺杆钻具转动阀超高压水射流建模与仿真

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螺旋拨叉式井下增压器设计

螺旋拨叉式井下增压器设计

作者：赵峰中国石油大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,人们对于能源的需求是与日俱增,尤其在石油能源需求的方面上。于是人们开始为了提高产油量,不断的寻找更好的能提高产量的方法,而其中的方法之一就是提高钻井速度。于是如何提高钻井速度和效率逐渐被人们重视起来。截止... 详细信息

随着社会的发展,人们对于能源的需求是与日俱增,尤其在石油能源需求的方面上。于是人们开始为了提高产油量,不断的寻找更好的能提高产量的方法,而其中的方法之一就是提高钻井速度。于是如何提高钻井速度和效率逐渐被人们重视起来。截止到目前,比较可行的提高钻井速度的方法就是利用高压水射流进行辅助破岩。而要得到高压水射流就必须有一个比较可靠的增压装置。但是,现如今的井下增压器大部分都存在着换向机构结构复杂的缺点,而其可靠性的问题也一直制约着高压水射流的发展。针对以上不足,本课题提出了一种新型的螺旋拨叉式井下增压器的设计方案。本文在综合了过往增压装置的基础上,设计了一种配合弹簧使用的螺旋拨叉式换向机构,其动力源我们选择了目前技术比较成熟的螺杆马达。文中首先介绍了螺杆马达的一些特性结构,其次就是完成了对增压器换向机构的设计以及增压系统中密封元件的设计,同时也完成了增压器的零件图以及装配图的绘制。然后我们对整个装置中最为关键的换向机构进行了ANSYS受力分析,并利用三维制图软件做出了立体图。最后我们进行了室内样机试验,肯定了我们设计的螺纹拨叉能够在不发生自锁的前提下作往复运动。此拨叉式增压器的设计完成,也必定会为以后提高钻井速度起到非常重要的指导意义。

关键词：拨叉式井下增压器螺杆马达换向机构样机试验

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井下增压器设计的理论探讨

胜利油田职工大学学报 2001年第4期 8-10页

作者：王亚娟胜利油田职工大学机械系山东东营257004

井下增压器是实现真正意义上的高压喷射钻井的关键设备。根据设计实践对井下增压器设计理论进行了探讨。提出了一种新型增压器的设计方案及其主要零部件的设计要点,介绍了增压器复杂内部流道的设计、加工装配的新思路。

关键词：高压喷射钻井井下增压器