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潜油电泵机组斜井通过能力与易失效部件研究

作　者: 丁宇奇
导　师: 刘巨保
学　校: 大庆石油学院
专　业: 工程力学
关键词: 非线性有限元接触分析潜油电泵机组电泵轴连接螺钉
分类号: TE933.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

本文根据管柱能够靠自身重力下放到井下的四个判别条件:刚度条件、接触条件、强度条件、摩阻力条件和由于潜油电泵机组在斜井内受到井眼曲率变化引起机组发生大变形以及机组下放受到的机械阻力,提出了采用强度条件和摩阻力条件来评价电泵机组斜井通过能力,并建立了潜油电泵机组斜井受力变形分析的三维计算有限元模型。应用ANSYS软件的大变形、接触非线性理论对电泵机组在斜井内的受力进行了分析,计算出WIDD-C17井,130电泵机组,在30°井斜角时能通过的极限曲率为6°/30m,此时下放推力为1.75kN。最后应用ANSYS软件的二次开发功能APDL编制了潜油电泵机组斜井通过能力评价的专用程序,可以根据给定的井眼轨道、电泵机组,模拟计算机组在不同曲率井段内的受力变形状态,图形显示电泵机组复合应力等结果,并重新对机组在不同井眼曲率的通过能力进行了评价。在电泵机组通过斜井段后,由于其潜油电泵轴和泵接头连接螺钉易失效,因此本文对电泵轴和泵接头连接螺钉进行了有限元分析。通过对电泵轴与花键套接触的有限元分析,得到了电泵轴的应力分布情况,泵轴最大应力发生在花键轴与过渡段连接处。泵轴与花键套由不同材料改为相同材料蒙乃尔K-500,花键根部的应力集中系数下降了13.72%;花键轴键侧根部圆弧由外圆弧改为内圆弧设计,花键根部应力集中系数下降了10.77%,为电泵轴花键段的设计和花键套材料的选用提供了依据。针对潜油电泵机组连接螺钉在承受不同扭矩作用时的受力情况,以及对螺钉不同的排列时所能传递扭矩和各螺钉受力情况的分析,得到了潜油电泵泵接头连接螺钉传递扭矩的规律,为判断螺钉的失效和装配提供了理论方法。

潜油电泵机组斜井通过能力与易失效部件研究

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