鉆桿加厚過渡帶軸向長度的優(yōu)化設計.pdf

1、鉆桿作為石油鉆柱的主要組成部件之一，在石油工業(yè)中發(fā)揮著不可或缺的作用。數(shù)據表明鉆桿加厚過渡帶的尺寸對鉆桿的壽命有著顯著影響，因此對鉆桿加厚過渡帶的尺寸進行深入研究具有重要的理論及實踐意義。本文以規(guī)格為Ф127×12.7mm的石油鉆桿管端為研究對象，進行了如下研究：
　　1.通過氣體噴砂試驗研究加厚過渡帶軸向長度對磨損的影響。保持鉆桿其它尺寸相同，選取軸向長度分別為90mm、135mmm、180mm的3組尺寸，然后按1:3.175的

2、比例加工試驗用試件，通過噴砂實驗觀察并測量試件加厚過渡帶的磨損情況。結果顯示：同一噴砂條件下，軸向長度的變化對試件兩端的壓差影響很?。辉嚰雍襁^渡帶部位的整體磨損程度隨軸向長度的增加而顯著減?。杭雍襁^渡帶靠近管體的部分比靠近管端的部分磨損情況要稍微嚴重，磨損量在過渡帶與管端交界處達到最大值。
　　2.試件內氣固兩相流數(shù)值模擬。通過流體仿真軟件FLUENT對試件內的流場進行數(shù)值模擬，結合模擬結果與實驗結果分析加厚過渡帶消失處產生刺漏

3、的原因以及軸向長度變化對加厚過渡帶流場特性的影響。結果顯示：加厚過渡帶消失處易產生刺漏的原因是該處節(jié)點壓力最大；同一工況下，軸向長度的變化對鉆桿內部的流場特性影響很小。
　　3.軸向尺寸優(yōu)化。結合影響磨損的因素及數(shù)值模擬結果，得出沖擊角是同一工況下影響磨損的主要因素。選擇合適的磨損模型并計算不同軸向長度下加厚過渡帶處的相對磨損量，進而確定軸向長度的合理尺寸。結果顯示：Finnie提出的模型與實驗結果符合較好，在此基礎上得出該規(guī)格鉆