测井畅通器传动系统分析与仿真研究

论文摘要

测井在石油钻井工程中发挥着重要作用,可以为油田开发提供有效的数据支持。近年来,由于钻井提速,井下条件日益复杂,测井施工难度不断加大,井下遇阻、遇卡故障出现的次数不断增加。论文针对井眼不规则所产生的测井遇阻问题,研制出测井畅通器。当仪器在井下遇阻时,钻头在畅通器控制下根据井斜自动修正、疏通井道,使测井仪器顺利下井,论文对测井畅通器设计分析,并对其传动系统进行研究。针对5.5寸井眼实际调研情况,分析了测井畅通器的技术要求,设计畅通器整体机械结构。确定畅通器传动方案,选择合理的构型,对行星传动机构进行分析与设计;确定行星轮系的主要结构参数,初步建立测井畅通器数字化模型,对其进行装配干涉分析,保证模型装配的正确性。完成轮系受力分析,以低速级齿轮啮合副为例求解其受力情况,校核低速级轮系的齿面及齿根强度要求;完成关键部件行星架的力学分析,得到其受力情况和最大等效应力;分析影响负载阻矩的主要因素,得出两因素分布下的负载阻矩变化情况,并基于论文所研究测井畅通器粗算井下负载。应用ABAQUS建立有限元力学仿真模型,采用不同分析步分别模拟传动机构啮合副动态接触分析,获得各啮合齿轮的齿面接触应力与齿根弯曲应力,将两种仿真分析结果分别与理论值比较,验证各个齿轮的强度要求;对行星架强度进行有限元仿真分析,结合理论值校核行星架强度,验证传动机构设计合理性。有限元分析为结构改进和性能优化提供重要依据和参考。建立测井畅通器三级传动系统动力学模型,由实际工况添加合理运动副和驱动,对模型进行动力学仿真分析,并求解相关啮合参数,分析各级传动转速扭矩运动仿真结果;以低速级太阳轮与行星轮啮合副为例具体分析齿轮啮合力,对比仿真值与理论值分析系统力学传递情况;研究不同负载下啮合力变化情况,为机构的加载问题提供参考,保证传动的可靠性。最后,结合理论设计和仿真分析完成样机的研制。

论文目录

摘要

abstract

1 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外测井技术研究动态与发展趋势

1.2.1 国内外测井技术研究动态

1.2.2 国内外测井技术发展趋势

1.3 课题研究目的和意义

1.4 主要研究内容

2 测井畅通器设计

2.1 测井畅通器方案设计

2.1.1 测井畅通器技术要求

2.1.2 测井畅通器工作原理

2.2 测井畅通器三级行星齿轮传动机构设计

2.2.1 畅通器传动系统配齿计算

2.2.2 畅通器各级齿轮参数计算

2.3 测井畅通器整体结构设计

2.3.1 测井畅通器其他机械部件设计

2.3.2 测井畅通器数字化建模与干涉检查

2.4 本章小结

3 测井畅通器传动系统受力分析

3.1 行星传动机构受力分析

3.1.1 齿轮副啮合力理论分析

3.1.2 行星架受力分析

3.2 行星传动机构齿轮强度校核

3.2.1 齿面接触应力理论计算

3.2.2 齿根弯曲应力理论计算

3.3 负载阻矩分析

3.4 本章小结

4 行星传动机构有限元分析

4.1 有限元理论

4.2 行星机构有限元接触分析

4.2.1 准静态接触分析模型建立与前处理

4.2.2 准静态接触结果分析

4.2.3 动态接触有限元分析

4.2.4 有限元仿真结果与力学计算结果对比研究

4.3 行星架有限元强度分析

4.3.1 行星架有限元模型

4.3.2 行星架有限元结果分析

4.4 本章小结

5 测井畅通器传动系统动力学仿真分析

5.1 虚拟样机仿真技术

5.2 行星齿轮机构传动系统运动仿真

5.2.1 动力学仿真模型建立及材料定义

5.2.2 仿真参数设置

5.2.3 仿真结果分析

5.3 物理样机的研制

5.4 本章小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 赵钰薇

导师: 于洋

关键词: 测井遇阻,测井畅通器,行星传动,有限元分析,动力学仿真

来源: 西安科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 自然地理学和测绘学,矿业工程

单位: 西安科技大学

分类号: TD175

总页数: 68

文件大小: 5142K

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