【摘要】：可控震源是一種地震勘探信號激發(fā)設(shè)備,相比于傳統(tǒng)的爆炸震源,具有輸出地震波可控,綠色環(huán)保,施工效率高等特點,已成為現(xiàn)代地震勘探的首選信號激發(fā)源。振動器作為可控震源的核心部件,其結(jié)構(gòu)和性能對可控震源在野外施工過程中的勘探精度和安全性具有至關(guān)重要的作用�，F(xiàn)場故障統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明,重錘密封失效比例高達34.30%,對嚴重影響振動器的工作性能,且野外施工時無法滿足更換維修所需的拆裝工藝,只能返廠維修,極大降低勘探效率。因此,本文根據(jù)大量的工程數(shù)據(jù),對振動器系統(tǒng)進行失效分析,采用故障樹分析方法,結(jié)合概率統(tǒng)計,確定影響振動器系統(tǒng)穩(wěn)定性的薄弱環(huán)節(jié)。根據(jù)目前國內(nèi)外對振動器系統(tǒng)的研究,結(jié)合油氣資源勘探的發(fā)展要求,對可控震源振動器重錘密封進行壽命預(yù)測及結(jié)構(gòu)改進,對延長振動器使用壽命,改善油氣勘探的效率與穩(wěn)定性有重要意義。本文開展的主要工作和取得的結(jié)論如下:(1)根據(jù)可控震源振動器系統(tǒng)的設(shè)計現(xiàn)狀和工作原理,通過統(tǒng)計分析大量的現(xiàn)場工程數(shù)據(jù),開展振動器系統(tǒng)失效分析,并對相應(yīng)的失效機理進行研究。結(jié)果表明,振動器系統(tǒng)主要零部件的常見失效模式為磨損失效、疲勞失效以及斷裂失效,其中重錘密封泄露及電液伺服閥氣蝕是影響振動器系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素。(2)針對振動器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,元件繁多等特點,采用故障樹分析方法建立振動器系統(tǒng)的故障樹模型,開展振動器系統(tǒng)各主要零部件的失效概率及概率重要度的計算分析,得出振動器系統(tǒng)的可靠度。通過對概率重要度的對比分析,結(jié)合可控震源野外施工的具體工況,確定影響振動器系統(tǒng)失效的關(guān)鍵因素為振動器重錘密封。(3)通過對重錘密封材料進行單軸拉伸試驗,確定橡膠材料的本構(gòu)模型。試驗分別在三種溫度梯度下測定密封材料的性能,獲得其工程應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系,并運用MATLAB線性回歸進行數(shù)據(jù)擬合,采用平均值法確定密封材料的Mooney-Rivlin常數(shù),描述橡膠材料在拉伸過程中應(yīng)力、應(yīng)變的力學行為。(4)根據(jù)大塑性變形理論和Hertz經(jīng)典接觸力學理論,采用有限元顯示算法對周期性壓力作用下的密封結(jié)構(gòu)進行仿真計算,掌握密封圈隨各條件參數(shù)的應(yīng)力響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果顯示:隨著.工作頻率的增大,密封圈應(yīng)力峰值的波動越劇烈,越容易導(dǎo)致重錘密封失效。密封圈的Von Mises應(yīng)力隨壓縮率的增大先減小后增大,隨槽口半徑的增大而呈非線性增大,而隨摩擦系數(shù)的增大變化不大。(5)采用等效應(yīng)力的方法計算O形橡膠圈危險截面應(yīng)變能,設(shè)定應(yīng)變能釋放率為損傷參量,運用斷裂力學法對橡膠密封圈危險截面節(jié)點進行壽命預(yù)測。開展密封結(jié)構(gòu)改進設(shè)計研究,通過改進前后對比,結(jié)果表明,改進后危險截面的使用壽命平均提高了7.93%,對改善振動器系統(tǒng)的工作性能,提高可控震源的效率和安全性有重要的意義。
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：P631.43

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本文編號：2779321