振動固井技術是在常規(guī)的固井作業(yè)中通過振動波作用于井內(nèi)套管壁上的水泥漿來提升固井質量,其中最常用的裝備是固井膠塞,但傳統(tǒng)的固井膠塞自身不能產(chǎn)生振動,需要在井內(nèi)裝入固定的振動源或下放振動裝置進行振動固井,存在振動源固定、作用距離短以及無法實時振動的缺陷。論文研制了能夠在固井過程中自發(fā)產(chǎn)生振動,且能夠在全井段帶動套管產(chǎn)生共振的隨行振動固井膠塞,在傳統(tǒng)固井膠塞的內(nèi)部增加偏心式振動轉子組件,完成了四種振動組件的結構設計、強度校核以及振動轉子的最佳性能參數(shù)計算;利用Solidworks軟件對膠塞、套管以及振動轉子進行三維建模,利用Abaqus軟件對偏心轉子進行靜力學分析、模態(tài)分析以及熱力學分析,驗證設計的振動膠塞符合設計及安全要求;利用Adams軟件建立了振動膠塞的虛擬樣機,并進行了運動學分析,模擬井下工作狀態(tài)進行仿真試驗,測量振動轉子響應速度,振幅變化規(guī)律,接觸力的大小等相關參數(shù),并對轉子性能進行綜合排序;根據(jù)仿真結果與最優(yōu)解原則對設計的四款轉子進行優(yōu)化設計,根據(jù)變參原則對轉子參數(shù)進行更改,并通過有限元分析及虛擬樣機仿真得出最適宜的轉子優(yōu)化參數(shù);研制了振動膠塞及七款轉子的物理樣機進行實驗驗證,根... 

【文章來源】：西安科技大學陜西省

【文章頁數(shù)】：80 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
1 緒論
    1.1 選題背景與意義
        1.1.1 選題背景
        1.1.2 選題意義
    1.2 國內(nèi)外振動固井技術發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢
        1.2.1 國內(nèi)外振動固井技術發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)外振動固井技術發(fā)展趨勢
    1.3 課題主要研究內(nèi)容
        1.3.1 研究對象
        1.3.2 研究內(nèi)容
2 隨行振動固井膠塞及振動轉子設計
    2.1 固井膠塞結構的改進與創(chuàng)新
    2.2 四種振動轉子的設計及有限元模型的建立
        2.2.1 隨行固井膠塞振動組件及其有限元模型的設計
        2.2.2 偏心塊的有限元模型的建立
        2.2.3 偏心塊的有限元模型邊界條件及載荷設置
    2.3 偏心塊過盈接觸分析及強度校核
    2.4 偏心振動組件最佳性能參數(shù)研究
    2.5 本章小節(jié)
3 隨行振動固井膠塞振動轉子有限元分析
    3.1 隨行固井膠塞偏心塊的靜力學分析
    3.2 隨行固井膠塞偏心塊的模態(tài)分析
    3.3 隨行固井膠塞偏心塊的熱力學分析
    3.4 本章小節(jié)
4 隨行振動固井膠塞偏心轉子振動特性分析
    4.1 井身結構振動傳播衰減分析
    4.2 固井膠塞振動特性分析
        4.2.1 固井膠塞三維模型的建立
        4.2.2 固井膠塞虛擬樣機的建立
        4.2.3 虛擬樣機仿真及數(shù)據(jù)處理
    4.3 本章小節(jié)
5 振動組件偏心轉子的優(yōu)化設計及有限元分析
    5.1 材料優(yōu)化
    5.2 動力源優(yōu)化
    5.3 偏心轉子結構優(yōu)化
    5.4 優(yōu)化后偏心轉子有限元分析驗證
        5.4.1 優(yōu)化后的靜力學分析驗證
        5.4.2 優(yōu)化后的模態(tài)分析驗證
        5.4.3 優(yōu)化后的熱力學分析驗證
    5.5 多變量變化下的轉子優(yōu)化及有限元分析驗證
        5.5.1 變參后的靜力學分析驗證
        5.5.2 變參后的模態(tài)分析驗證
        5.5.3 變參后的熱應力分析驗證
        5.5.4 變參后的振動特性分析
    5.6 本章小節(jié)
6 物理樣機的研制與實驗驗證
    6.1 物理樣機的研制
    6.2 試驗設備與測試儀器
    6.3 試驗測試記錄
    6.4 測試數(shù)據(jù)處理
    6.5 本章小節(jié)
7 結論與展望
    7.1 結論
    7.2 展望
致謝
參考文獻
附錄


【參考文獻】：
期刊論文
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[9]偏心質量可調節(jié)慣性激振器設計與分析[J]. 段新豪,曲鵬哲,劉偉祥,張春華,陶穎,李鵬宇.  機械強度. 2018(01)
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碩士論文
[1]組合偏心塊式三維激振林果采收機的設計與試驗[D]. 許南南.浙江理工大學 2018
[2]高速電機轉子機械應力及動力學特性研究[D]. 辛小偉.哈爾濱工業(yè)大學 2017
[3]高速轉子系統(tǒng)臨界轉速及其模態(tài)分析[D]. 高相龍.上海應用技術大學 2017
[4]高速電機典型轉子軸系結構的建模及其動態(tài)特性研究[D]. 徐進.湖南大學 2017
[5]井下水力脈沖振動固井裝置的研制[D]. 任星.中國石油大學(北京) 2016
[6]致密油藏水平井固井技術研究[D]. 王愛軍.東北石油大學 2015
[7]諧振膠塞監(jiān)測控制系統(tǒng)研究[D]. 楊超.西安科技大學 2013
[8]高速電機轉子系統(tǒng)動力學特性分析[D]. 徐愛杰.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[9]振動固井裝置的設計及振動傳播規(guī)律的研究[D]. 鄭章義.長江大學 2012
[10]汽輪機轉子熱應力及壽命分析[D]. 黃世勇.哈爾濱工業(yè)大學 2007



本文編號：3432726