SLCD-I型组合齿磨鞋力学性能分析

摘要：

SLCD-I型组合齿磨鞋是胜利油田推广应用的一种高效磨鞋.为提高该类磨鞋对井下落物的切削效率和有效性,运用ANSYS Workbench工程分析软件,对12种不同结构的磨鞋在压、拉、扭载荷作用下的力学特性和不同排量下的流场特征进行了数值分析.分析结果表明:磨鞋最大应力为588.64 MPa,小于其屈服强度835 MPa,磨鞋的最大受力处于材料弹性变形阶段;相比于0°平底磨鞋,其他11种结构方案的SLCD-I型组合齿磨鞋,以凹底角度在22.5°～24.0°时齿面应力最小,使用寿命最长;钻压从20 kN增加到35 kN,平均总变形量增大了2.2％,平均最大应力增加了1.5％,内压从18 MPa增加到30 MPa,平均总变形量增大了40.3％,平均最大应力增加了26.1％,扭矩从9kN·m增加到18 kN·m,平均总变形量增大了66.6％,平均最大应力增加了72.2％,因此工作扭矩是影响磨鞋强度的主要因素;排量从25～40 L/s变化,平均最大流速增加了59.4％,平均最大压力增加了152.1％,在水眼位置和喷嘴尺寸不变情况下,凹底角度的变化对流速的影响可以忽略不计.研究结果可为高效磨鞋的结构优化和应用提供参考.

关键词：磨鞋、力学特性、流场特征、数值模拟

所属期刊栏目：48

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家科技重大专项“钻井协同自动控制系统研发”;“复杂结构井、丛式井设计与控制新技术”;国家自然科学基金项目“页岩和致密油气田高效开发建井基础研究”

在线出版日期：2020-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：30-38