井下斜盘式增压器的设计

论文摘要

分析国内外井下增压技术，我们发现目前大多数井下增压装置内部都具有复杂的液压转换机构以及复杂的流道。由于井下的空间小、工况条件恶劣，现有的装置不但寿命短、工作可靠性差，而且加工也比较困难，这些制约了超高压射流钻井技术的发展。要成功地实现超高压的射流技术，就必须研制出新的适应性强的井下增压系统。本文抛弃了原有增压装置的设计理念，利用现有的比较成熟的螺杆钻具技术，设计了一种新型的、以螺杆钻具为动力源的斜盘式增压装置，来满足不断发展的超高压射流钻井技术。该增压装置是利用螺杆钻具将钻井液的水力能转换为机械能，来带动增压装置，实现对井下部分钻井液的增压。本文在系统阐述了动力源—螺杆钻具的结构及其工作特性的基础上，分析了螺杆钻具的实际工作特性及对其部分结构进行改进的可行性。研究内容主要包括：斜盘式增压装置整体的结构设计，并完成此装置的零件及整体装配图纸的绘制；确定装置的关键参数；对该增压装置重要零件进行强度校核；用Pro/ENGINEER软件对增压装置零件及整体结构做出三维立体图形，在此基础上对实现了装置的结构分析和运动仿真。该斜盘式增压装置的设计，对今后超高压射流技术的发展具有重要的指导意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究目的
• 1.2 课题研究目标、研究内容、拟解决的关键问题
• 1.2.1 研究目标
• 1.2.2 研究内容
• 1.2.3 拟解决的关键问题
• 1.3 课题研究方法、创新性及其预期成果
• 1.3.1 研究方法
• 1.3.2 课题的创新性
• 1.3.3 预期成果
• 第二章 螺杆钻具及井下增压技术研究进展
• 2.1 螺杆钻具研究进展及应用
• 2.2 井下增压技术研究进展
• 第三章 螺杆钻具结构及其工作特性研究
• 3.1 螺杆钻具工作原理
• 3.2 螺杆钻具的结构组成
• 3.2.1 旁通阀
• 3.2.2 马达部件
• 3.2.3 万向轴部件总成
• 3.2.4 传动轴部件总成
• 3.3 螺杆钻具的工作特性
• 3.3.1 螺杆钻具的理论特性
• 3.3.2 实际工作特性
• 3.3.3 螺杆钻具的流量—转速特性
• 3.3.4 螺杆钻具的扭矩一转速特性
• 3.3.5 螺杆钻具的功率及效率
• 3.4 本章小结
• 第四章 斜盘式增压装置的研制
• 4.1 斜盘式增压装置原理分析及其结构
• 4.1.1 增压装置工作原理分析
• 4.1.2 增压装置结构组成
• 4.2 斜盘式增压装置结构设计
• 4.2.1 增压装置螺杆马达传动轴总成的设计
• 4.2.2 增压装置动力转换体的设计
• 4.2.3 增压装置柱塞直径的确定
• 4.2.4 增压装置螺杆钻具的选择
• 4.2.5 增压装置柱塞的密封设计
• 4.2.6 增压装置高压管接头密封设计
• 4.3 斜盘式增压装置强度校核
• 4.3.1 动力转换体花键强度的校核
• 4.3.2 花键轴外筒强度的校核
• 4.3.3 旋转体销轴强度校核
• 4.3.4 旋转体强度校核
• 4.3.5 销轴滑动轴套强度的校核
• 4.3.6 轨道槽侧壁强度校核
• 4.3.7 柱塞强度校核
• 4.4 本章小结
• 第五章 斜盘式增压装置动态仿真分析
• 5.1 斜盘式增压装置零件三维实体造型
• 5.2 斜盘式增压装置机构模块整体装配
• 5.3 定义运动模型的质量属性
• 5.3.1 施加载荷
• 5.3.2 定义重力加速度
• 5.3.3 创建阻尼器
• 5.3.4 创建外力和外力矩
• 5.3.5 机构运动初始条件的设置
• 5.3.6 定义机构分析
• 5.3.7 执行动力学仿真分析
• 5.3.8 定义分析测量特征
• 5.3.9 仿真结果显示和分析
• 5.4 本章结论
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果
• 致谢