井下水力脉冲振动固井装置的研制

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1、中图分类号：TH122单位代码：11414学号：2013214510题目井下水力脉冲振动固井装置的研制专业或领域机械工程研究方向机械设计及理论专业硕士生任星指导教师刘忠副教授现场导师袁进平教授级高工入学时间：2013年9月论文完成时间：2016年5月硕士专业学位论文独创性声明郑重声明：本硕士专业学位论文是作者个人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他个人和集体已经发表或撰写的研究成果，也不包含为获得中国石油大学或者其它单位的学位或证书所使用过的材料

2、。对本研究做出贡献的个人和集体，均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。作者和导师完全意识到本声明产生的法律后果并承担相应责任。、作者签名：在日期：７４螓１？负７＾：／（＾日期导师签名：年如扣硕士专业学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解中国石油大学（北京）学位论文版权使用的有关规定，使用方式包括但不限于：学校有权保留并向有关部门和机构送交学位论文的复印件和电子版；允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保

3、存和汇编学位论文；可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索。本学位论文属于保密范围，保密期限ｉ年，解密后适用本授权书。本学位论文作者如需公开出版学位论文的部分或全部内容，必须征得导师书面同意一，且须以中国石油大学（北京）为第署名单位。作者签名：展鼻日期：＾’■会７〇７导师签名：日：曰」期糾脚－－Ｉ摘要摘要振动固井可以显著提高固井质量，为此研究井下振动固井装置具是非常有实际应用价值的。结合螺杆钻具中螺杆马达的工作特性，提出了一种新型的振动固井装置，可以在径向与轴向产生振动波

4、，该装置与套管柱相连，主要在注水泥和顶替这两个阶段实现其功能。采用振动台和调频仪等试验设备对水泥浆的性能影响进行了试验，试验结果表明振动后的水泥比振动前的水泥石的抗压强度提高12%左右，振动后比振动前的水泥石起强度的时间要有所提前。结合现场条件，对装置中的关键部件螺杆马达的线型进行了设计分析，并对关键参数如偏心距、过流面积等进行了优化，针对单头螺杆马达的工作特性进行了相关理论计算，并绘制了装置结构示意图。采用三维软件SOLIDWORKS对马达的定子与转子建立了模型，由于材料的特殊性，利用ABAQUS有限元软件对定子橡胶衬套

5、与转子间的应力和变形分布进行了非线性接触分析。关键词：振动固井；试验分析；参数优化；有限元模型-II-ABSTRACTThedevelopmentofhydraulicpulsevibrationcementingdeviceusinginthewellABSTRACTCementingvibrationcansignificantlyimprovethequalityofcementing.Anditisvaluabletohavearesearchonthevibrationcementingdevice.Weprop

6、oseanovelvibrationcementingdevicethatcangenerateshockwavesintheradialandaxialdirectioncombinedwiththeoperatingcharacteristicsofthemotorofthescrew.Thedeviceisconnectedtothecasingstringanditmainlyfunctioninthestageofcementingandthephaseofreplacement.Thepaperconducts

7、experimentontheperformanceofcementslurrybymeansofmechanicalvibrationusingavibratingtableandFMinstrument.Itshowsthatcompressivestrengthoftheslurryincreasedbyabout12%comparedwiththeexperimentthatisplacedstatically.Thecurvedistributionofthestaticgelstrengthshowsitred

8、ucedaboutseveralminutescomparedwiththepreviousslurrysystem.Combinedwiththefieldconditions,thelinetypeofthescrewmotorwhichisthekeypartinthewholedevicewas