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负压脉冲射流发生器的设计研究

作　者: 饶冬
导　师: 杨启明
学　校: 西南石油大学
专　业: 机械工程
关键词: 负压脉动射流调制压力扩散振动仿真研究
分类号: P634.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 37次
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内容摘要

本文在调研和分析井底压差对提高机械钻速影响机理的基础上,计算和分析了钻进不同渗透特性地层时井底压差在井底待破碎层中的扩散特点,结果表明,传统的井底压差概念不能真实地反映其对钻速的影响,井底存在一定频率的脉动低压波比持续稳定的低压状态更有利于机械钻速的提高。利用Matlab之Simulink的仿真功能,采用数值模拟的方法对前人设计的自振阀式低压脉冲射流调制器的振动特性进行了研究,通过对钻头压降P、钻井液流量Q等调制器的水力参数及结构参数进行单因素分析,较系统的认识了调制器随这些参数变化的规律,得出了调制器的振动频率随钻头压降P的增大线性增加、随钻井液流量Q的增加而减小等重要结论,为全面了解自振阀式低压脉冲射流调制器的性能提供了一种有效手段。在理论分析和模拟仿真的基础上,根据瞬变流和流体力学理论研制了负压脉动射流发生器；该发生器的特点是采用了无弹簧结构,简单可靠,并能很好的实现射流的低压脉动性能,易于加工,成本较低。负压脉动射流发生器将欠平衡钻井技术与脉冲射流钻井技术有机结合,在现有机泵条件下,降低井底液柱压持效应,最大限度的提高深井、超深井钻井速度,发挥水力能量提供了一种有效方法,值得进一步推广应用。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-10
  1.1 研究意义  7
  1.2 影响机械钻速的因素和解决途径  7-9
  1.3 本文的研究内容及方法  9-10
    1.3.1 研究内容  9
    1.3.2 研究方法  9-10
第2章低压脉冲射流钻井技术的研究进展  10-25
  2.1 低压脉冲射流钻井技术简介  10-11
  2.2 低压脉冲射流提高钻速原理  11-15
    2.2.1.井底压差增加岩层钻速  12-14
    2.2.2 脉动低压加速岩石碎屑脱离母体岩石  14-15
  2.3 低压脉冲射流发生技术的研究概况  15-23
    2.3.1 低压脉动射流产生的原理  15-18
    2.3.2 低压脉冲射流调制器的发展概况  18-23
  2.4 小结  23-25
第3章井底岩石中压差的传播特点  25-32
  3.1 井底压力差传播特性  25-26
  3.2 钻头破碎井底岩石的深度  26
  3.3 井底不同类型岩层内压力差传播特性  26-29
  3.4 井底压力差脉动频率计算  29-31
  3.5 小结  31-32
第4章低压脉冲射流调制器仿真研究  32-44
  4.1 低压脉冲射流调制器工作原理  32-33
  4.2 低压脉冲射流调制器上下调节阀运动方程  33-35
  4.3 阀体振动仿真模型的建立  35-37
  4.4 仿真参数的选定  37
  4.5 仿真结果及其分析  37-43
  4.6 小结  43-44
第5章负压脉动射流发生器的设计  44-58
  5.1 射流脉冲调制方法优选  44-45
  5.2 脉动射流发生器设计分析  45-51
    5.2.1 设计原则  45
    5.2.2 设计方案  45-47
    5.2.3 设计原理  47-51
  5.3 参数计算及分析  51-57
  5.4 小结  57-58
第6章结论与建议  58-60
致谢  60-61
参考文献  61-64
攻读工程硕士学位期间发表的论文及科研成果  64

负压脉冲射流发生器的设计研究

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