鉆桿加厚過(guò)渡帶軸向長(zhǎng)度的優(yōu)化設(shè)計(jì).pdf

1、鉆桿作為石油鉆柱的主要組成部件之一，在石油工業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用。數(shù)據(jù)表明鉆桿加厚過(guò)渡帶的尺寸對(duì)鉆桿的壽命有著顯著影響，因此對(duì)鉆桿加厚過(guò)渡帶的尺寸進(jìn)行深入研究具有重要的理論及實(shí)踐意義。本文以規(guī)格為Ф127×12.7mm的石油鉆桿管端為研究對(duì)象，進(jìn)行了如下研究：
　　1.通過(guò)氣體噴砂試驗(yàn)研究加厚過(guò)渡帶軸向長(zhǎng)度對(duì)磨損的影響。保持鉆桿其它尺寸相同，選取軸向長(zhǎng)度分別為90mm、135mmm、180mm的3組尺寸，然后按1:3.175的

2、比例加工試驗(yàn)用試件，通過(guò)噴砂實(shí)驗(yàn)觀察并測(cè)量試件加厚過(guò)渡帶的磨損情況。結(jié)果顯示：同一噴砂條件下，軸向長(zhǎng)度的變化對(duì)試件兩端的壓差影響很小；試件加厚過(guò)渡帶部位的整體磨損程度隨軸向長(zhǎng)度的增加而顯著減?。杭雍襁^(guò)渡帶靠近管體的部分比靠近管端的部分磨損情況要稍微嚴(yán)重，磨損量在過(guò)渡帶與管端交界處達(dá)到最大值。
　　2.試件內(nèi)氣固兩相流數(shù)值模擬。通過(guò)流體仿真軟件FLUENT對(duì)試件內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)合模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析加厚過(guò)渡帶消失處產(chǎn)生刺漏

3、的原因以及軸向長(zhǎng)度變化對(duì)加厚過(guò)渡帶流場(chǎng)特性的影響。結(jié)果顯示：加厚過(guò)渡帶消失處易產(chǎn)生刺漏的原因是該處節(jié)點(diǎn)壓力最大；同一工況下，軸向長(zhǎng)度的變化對(duì)鉆桿內(nèi)部的流場(chǎng)特性影響很小。
　　3.軸向尺寸優(yōu)化。結(jié)合影響磨損的因素及數(shù)值模擬結(jié)果，得出沖擊角是同一工況下影響磨損的主要因素。選擇合適的磨損模型并計(jì)算不同軸向長(zhǎng)度下加厚過(guò)渡帶處的相對(duì)磨損量，進(jìn)而確定軸向長(zhǎng)度的合理尺寸。結(jié)果顯示：Finnie提出的模型與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合較好，在此基礎(chǔ)上得出該規(guī)格鉆