自激式水力振荡器的优化设计

摘要：

前期研制出的自激式水力振荡器利用特殊流道和钻井液循环产生周期性振动,无运动件和橡胶件,耐高温、耐腐蚀、可靠性高、成本低,有效地解决了页岩气井长水平段滑动钻进托压的问题,但该工具压降较大、易导致泥浆泵过载,限制了其在页岩气水平井中的推广应用.为此,提出了一种优化上述自激式水力振荡器的方法:利用Plackett-Burman 设计方法筛选出影响工具平均压降和压降幅值的显著因子;基于Taguchi 方法建立正交实验表优化显著影响因子,通过均值分析和方差分析逐步确定了最优参数组合;最后采用数值模拟及室内实验的方法对比评价了优化前、后工具的性能.研究结果表明:①在数值模拟的条件下,排量为30L/s时,优化后工具的平均压降由3.6 MPa 降低到了 2.9 MPa、压降幅值由4.0 MPa 降低到了 3.5 MPa;②在室内试验的条件下,优化后工具的平均压降由3.7 MPa减小为3.0 MPa、冲击力由44.5 kN减小为41.3 kN,达到了优化目标.结论认为,采用Plackett-Burman设计与Taguchi 方法相结合的方式优化工具流道结构参数,可以在保证冲击力较大的同时降低工具压降.

关键词：自激式水力振荡器、Taguchi方法、结构参数、影响因子、数值计算、优化设计

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资助基金：中石化胜利石油工程有限公司重点科技项目"基于附壁效应的水力振动工具研制";中国专刊"一种自激式水力振动工具"

在线出版日期：2021-04-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：132-139