自動(dòng)垂直鉆具井下流場建模及受力分析.pdf

1、自動(dòng)垂直鉆井系統(tǒng)在工作中，由于糾斜動(dòng)力的需要，導(dǎo)向活套與鉆桿需要保持一個(gè)相對轉(zhuǎn)速。導(dǎo)向活套在與鉆桿連接軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩的作用下而隨鉆桿轉(zhuǎn)動(dòng)，而井下返程泥漿在通過活套時(shí)也會(huì)產(chǎn)生阻礙活套轉(zhuǎn)動(dòng)的反向扭矩，該反向扭矩是平衡摩擦轉(zhuǎn)矩和保證活套與鉆桿存在相對轉(zhuǎn)速的一個(gè)關(guān)鍵因素。為了對自動(dòng)垂直鉆具導(dǎo)向活套井下泥漿流場特性有更深入的了解，并研究反向扭矩值的大小和影響因素，需要對導(dǎo)向活套井下泥漿流場進(jìn)行理論和仿真研究。 本文首先利用流體力學(xué)理論對自

2、動(dòng)垂直鉆具井下流場進(jìn)行研究和計(jì)算，為仿真運(yùn)算提供必要的理論基礎(chǔ)。然后利用CFD軟件FLUENT對導(dǎo)向活套井下泥漿流場進(jìn)行建模和仿真運(yùn)算。將理論分析、數(shù)值運(yùn)算和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相對比，研究并揭示了泥漿通過活套時(shí)的流動(dòng)特性。計(jì)算結(jié)果表明泥漿對活套的反向扭矩取決于多種物理因素，如泥漿的流量、導(dǎo)向活套轉(zhuǎn)速等，且只要鉆桿轉(zhuǎn)速超過平衡鉆桿與活套的摩擦轉(zhuǎn)矩的臨界轉(zhuǎn)速，該反向扭矩就可以使活套與鉆桿間產(chǎn)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)速差。 自動(dòng)垂直鉆具井下泥漿流場的動(dòng)力學(xué)分