液力推進(jìn)式鉆井工具理論分析與數(shù)字化樣機(jī)設(shè)計(jì).pdf

1、大位移水平井鉆井過(guò)程中，水平段鉆柱施加的鉆壓接近于零，鉆壓難以控制；鉆頭與井底接觸不均勻，鉆頭受到變化的振動(dòng)激勵(lì)，上部鉆具振動(dòng)幅度較大。使用液力推進(jìn)式鉆井工具，通過(guò)鉆井工具產(chǎn)生的壓差可為鉆頭提供能量，產(chǎn)生鉆壓，增加水平段進(jìn)尺位移；并且液力推進(jìn)式鉆井工具使井底鉆具組合與上部鉆具形成柔性連接，起到減振的效果。本文主要針對(duì)液力推進(jìn)式鉆井工具進(jìn)行了數(shù)字化樣機(jī)設(shè)計(jì)與理論分析。
　　應(yīng)用振動(dòng)力學(xué)理論，建立鉆柱系統(tǒng)“彈簧-阻尼”模型，導(dǎo)出鉆柱系

2、統(tǒng)振動(dòng)微分方程，并運(yùn)用 MATLAB編制了相應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行求解，以串級(jí)型和多級(jí)型液力推進(jìn)式鉆井工具為例進(jìn)行減振效果評(píng)價(jià)，從而驗(yàn)證該模型的合理性。本文對(duì)液力推進(jìn)式鉆井工具的重要部件（缸體、上接頭、下端蓋、活塞和活塞桿）進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，根據(jù)所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)尺寸，利用三維建模軟件進(jìn)行數(shù)字化樣機(jī)設(shè)計(jì)，并應(yīng)用ANSYS workbench軟件對(duì)重要部件進(jìn)行有限元靜力學(xué)分析及模態(tài)分析，結(jié)果表明各重要部件強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。
　　將鉆柱與液力推進(jìn)式

3、鉆井工具簡(jiǎn)化成“彈簧-阻尼”模型，以脈沖信號(hào)、階躍信號(hào)、正弦信號(hào)、三角波信號(hào)、狄利克雷信號(hào)、隨機(jī)信號(hào)作為振動(dòng)激勵(lì)，對(duì)鉆柱系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析，上部鉆具相對(duì)于下部鉆具的幅值減小37％-50%，表明液力推進(jìn)式鉆井工具的減振效果較好。針對(duì)活塞直徑、活塞桿長(zhǎng)度和鉆井泥漿密度三個(gè)參數(shù)，建立“三參數(shù)四水平”的正交試驗(yàn)?zāi)Ｐ停瑢?duì)液力推進(jìn)式鉆井工具的活塞直徑、活塞桿長(zhǎng)度進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)不同的鉆井泥漿密度，選用不同關(guān)鍵參數(shù)的液力推進(jìn)式鉆井工具，才能發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)