一种黑高压式随钻中子发生器的振动性能分析与优化
本文选题:随钻中子发生器 + 动力学分析 ; 参考:《西安电子科技大学》2015年硕士论文
【摘要】:石油是国家发展和人民生活不可或缺的能源,其需求量在不断地增加。为了保证能源供应和经济的持续发展,一方面要寻找能够替代石油的新能源,另一方面要加快石油勘探和开采技术的研究。目前我国油气资源的品位越来越差,勘探开发难度越来越大,常规测井技术已经很难完成当前的采油任务,而脉冲中子测井技术不仅能够确定油藏剩余油饱和度分布规律、调整注采方案,而且能够提高油气的采收率,但是随钻测井设备在测井和运输过程中时常伴随着剧烈的振动,常导致仪器不能正常的工作。为了尽快的将脉冲中子测井技术应用到随钻测井中,本文对应用该技术的黑高压式随钻中子发生器的抗振性能进行分析,继而找出结构抗振性能不足的原因,对其原结构进行改进优化设计,使其最终结构能够满足所要求的抗振等级。具体所做工作如下:1.研究有限元软件仿真分析技术及SolidWorks(SW)和ANSYS Workbench(AWE)的联合优化设计技术。探讨了CAD和CAE间的数据传输;对随钻中子发生器模型在仿真分析前需要的简化和修复工作做了研究;又对接触设置及AWE中的后处理技术进行讨论;并针对中子发生器模型进行了应用实践。研究了SW和AWE之间的协同仿真优化设计技术,实现它们间模型的同步更新及数据交换,通过实例验证了这种优化技术的可行性及准确性。2.对随钻中子发生器原模型进行了带有预紧力的模态分析和三个方向的随机振动分析。在随机振动下提取整体结构的位移及关键采样点的加速度响应均方根值,确定原模型不能满足测井仪器的抗振要求,找出了结构抗振性能不足的原因。根据中子发生器原模型的分析结果对原结构进行拓扑形式改进设计,并对改进后的模型进行了模态分析、随机振动分析和谐响应分析。3.完成了随钻中子发生器改进结构的优化设计及其试验夹具可用性分析。建立了中子发生器改进结构优化设计的数学模型,应用自适应单目标算法完成了以结构第二节固频率为目标函数的优化设计,使结构抗振性能进一步提高;并对第三方所设计的试验夹具的可用性进行了分析。
[Abstract]:Oil is an indispensable source of energy for national development and people's livelihood, and its demand is constantly increasing. In order to ensure the sustainable development of energy supply and economy, on the one hand, we should look for new energy to replace oil, on the other hand, we should speed up the research of petroleum exploration and exploitation technology. At present, the grade of oil and gas resources in our country is getting worse and worse, and the exploration and development is becoming more and more difficult. The conventional logging technology has been difficult to complete the current oil production task, and the pulse neutron logging technology can not only determine the distribution law of remaining oil saturation in the reservoir. Adjusting the injection-production scheme can improve the oil and gas recovery, but the logging equipment with drilling is often accompanied by violent vibration during logging and transportation, which often leads to the abnormal operation of the instrument. In order to apply the pulse neutron logging technology to the drilling logging as soon as possible, this paper analyzes the antivibration performance of the black high pressure neutron generator while drilling, and then finds out the reason for the lack of the anti-vibration energy of the structure. The original structure is improved and optimized so that the final structure can meet the required level of vibration resistance. The specific work done is as follows: 1: 1. The finite element software simulation analysis technology and the joint optimization design technology of SolidWorksSWand ANSYS Workbench awe are studied. The data transmission between CAD and CAE is discussed, the simplification and repair of the model of neutron generator while drilling is studied before simulation analysis, and the contact setting and post-processing technology in AWE are also discussed. The model of neutron generator is applied in practice. The cooperative simulation optimization design technology between SW and AWE is studied to realize the synchronous updating of models and data exchange between them. The feasibility and accuracy of this optimization technique are verified by an example. Modal analysis with preload and random vibration analysis in three directions are carried out for the original model of the neutron generator while drilling. The displacement of the whole structure and the root mean square value of the acceleration response of the key sampling points are extracted under random vibration, and the original model can not meet the anti-vibration requirements of the logging tools, and the reason for the lack of the anti-vibration energy of the structure is found out. According to the analysis results of the original model of the neutron generator, the topology of the original structure is improved, and the modal analysis of the improved model is carried out, and the harmonic response of random vibration analysis is analyzed. The optimized design of the improved structure of the neutron generator while drilling and the availability analysis of the test fixture are completed. The mathematical model of the improved structure optimization design of the neutron generator is established, and the optimal design of the structure with the fixed frequency of the second section of the structure as the objective function is completed by using the adaptive single-objective algorithm, which can further improve the anti-vibration performance of the structure. The usability of the test fixture designed by the third party is analyzed.
【学位授予单位】:西安电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE927
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,本文编号:1783666
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