針對隨鉆地震強度低、不利于井眼間防碰監(jiān)測的問題,設(shè)計了一種蓄能式井下震源發(fā)生器。該發(fā)生器主要由活塞、彈簧、沖錘、鐵砧和延時裝置等組成,通過鉆井液蓄能獲得高效沖擊功。為使其獲得最佳輸出性能,以沖錘為研究對象,建立了井下震源發(fā)生器沖錘流道模型,基于CFD動網(wǎng)格技術(shù),利用CFD軟件分析了彈簧剛度、沖錘質(zhì)量、節(jié)流面積、出口直徑和數(shù)量等設(shè)計參數(shù)及鉆井液密度對井下震源發(fā)生器輸出性能參數(shù)的影響規(guī)律,分析得知:節(jié)流面積、出口數(shù)量、出口直徑和鉆井液密度與井下震源發(fā)生器輸出性能參數(shù)呈正相關(guān)關(guān)系;彈簧剛度越大,沖錘最大沖擊功對應(yīng)的位移越小;沖錘的質(zhì)量越大則速度越小�；趩我蛩胤治鼋Y(jié)果,以沖錘沖擊功為優(yōu)化目標,利用正交試驗優(yōu)選了設(shè)計參數(shù)組合方案。研究結(jié)果表明:各設(shè)計參數(shù)對井下震源發(fā)生器輸出性能的影響不盡相同;出口直徑和彈簧剛度對井下震源發(fā)生器輸出性能的影響極為顯著,節(jié)流面積、沖錘質(zhì)量和出口數(shù)量對井下震源發(fā)生器輸出性能的影響顯著,而鉆井液密度的影響不顯著。根據(jù)研究結(jié)果篩選出了各設(shè)計參數(shù)水平的最優(yōu)組合,研究結(jié)果還可以為井下震源發(fā)生器的設(shè)計提供依據(jù)。 

【文章來源】：石油鉆探技術(shù). 2020,48(05)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

井下震源發(fā)生器結(jié)構(gòu)示意

根據(jù)井下震源發(fā)生器的工作原理，建立了沖錘流道的三維模型，如圖2所示。為了縮短計算時間、提高計算結(jié)果精度，選用六面體網(wǎng)格對沖錘流道模型進行網(wǎng)格劃分，并分析模擬結(jié)果與網(wǎng)格的相關(guān)性。將沖錘流道模型分別劃分為27×104,32×104,36×104,40×104和53×104個網(wǎng)格，進行模擬計算，得到?jīng)_錘運動面最大速度與網(wǎng)格數(shù)量之間的關(guān)系，如圖3所示。從圖3可以看出，當網(wǎng)格數(shù)量大于36×104時，數(shù)值模擬結(jié)果便與網(wǎng)格數(shù)量無關(guān)，為了避免網(wǎng)格數(shù)量過多導(dǎo)致計算機超負荷運行，進行數(shù)值模擬時選擇網(wǎng)格數(shù)量為40×104個。圖3 不同網(wǎng)格數(shù)量下沖錘的最大速度

圖2 沖錘流道模型基于CFD動網(wǎng)格技術(shù)，利用Fluent軟件模擬沖錘運動過程，選擇基于壓力求解方式、瞬態(tài)計算、標準κ-ε湍流模型，流體選擇不同密度鉆井液，壓力出口設(shè)為零，在動網(wǎng)格界面定義沖錘運動面和網(wǎng)格更新方式，采用C語言編制的UDF(user define function）指定運動面的運動形式，采用Coupled算法求解壓力速度耦合方程。

【參考文獻】：
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碩士論文
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本文編號：3286128