螺杆钻具定转子热力耦合行为
本文选题:螺杆钻具 + 定子线型 ; 参考:《石油学报》2016年08期
【摘要】:针对螺杆钻具定转子啮合热滞后常常引起定子烧心失效这一工程难题,建立了三维螺杆马达定转子动态仿真模型,编写相关计算程序与仿真软件二次开发子程序,利用单向解耦方法,将复杂的动态超弹性材料热力耦合问题分解为形变分析、损耗分析和传热学分析3部分,对影响定子衬套线型及温度分布的相关因素进行热力耦合有限元分析。研究发现,热滞后对定子的温度分布与定子型线位移有较大影响,钻井液压力对定子型线的位移分布影响最大,同时也会加大定子的滞后生热,而过盈量的大小也对定子的滞后生热有着较大影响,当井深达到一定深度时,不适当的过盈量会导致螺杆马达效率降低。研究结果为螺杆钻具在使用过程中常常出现的烧心、效率降低、转速慢等现象提供了理论支撑,同时也为螺杆钻具定转子线型结构优化提供理论依据。
[Abstract]:In view of the engineering problem of stator core failure caused by meshing heat lag of screw drill tool stator and rotor, a dynamic simulation model of stator and rotor of three dimensional screw motor is established, and the related calculation program and simulation software are developed. By using the unidirectional decoupling method, the thermal coupling problem of dynamic hyperelastic materials is decomposed into three parts: deformation analysis, loss analysis and heat transfer analysis. The influence factors of stator bushing alignment and temperature distribution are analyzed by thermo-mechanical coupling finite element method. It is found that the thermal lag has a great influence on the temperature distribution of the stator and the displacement of the stator profile, and the drilling fluid pressure has the greatest influence on the displacement distribution of the stator profile, and at the same time increases the lagging heat generation of the stator. The magnitude of interference also has a great influence on the lagging heat generation of the stator. When the depth of the well reaches a certain depth, the improper interference will lead to the reduction of the efficiency of the screw motor. The results provide theoretical support for the phenomena such as core burning, low efficiency, slow speed and so on, which often occur in the use of screw drilling tools, and also provide a theoretical basis for the optimization of the linear structure of screw drilling tools.
【作者单位】: 西南石油大学机电工程学院;西安铂力特激光成形技术有限公司;
【基金】:国家自然科学基金项目(No.51674214,No.51604234) 四川省青年科技创新团队项目(2014TD0025)资助
【分类号】:TE921.2
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,本文编号:1954037
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