發(fā)布時(shí)間：2020-07-26 21:42

【摘要】：本文通過理論推導(dǎo)、數(shù)值模擬、試驗(yàn)分析等方法,主要從擴(kuò)孔工況下的鉆桿受力研究、螺紋應(yīng)力應(yīng)變規(guī)律分析、螺紋應(yīng)力隨裂縫尺寸變化的關(guān)系研究、螺紋交流電磁場(chǎng)檢測(cè)試驗(yàn)研究四個(gè)方面入手,進(jìn)行了系統(tǒng)研究。基于復(fù)雜地質(zhì)的大直徑深豎(斜)井工程,考慮鉆頭振動(dòng)荷載、鉆具與巖層相互作用、偶然荷載等因素,推導(dǎo)了擴(kuò)孔工況下反井鉆機(jī)鉆桿拉力計(jì)算公式及扭矩計(jì)算公式。拉力及扭矩理論計(jì)算值與實(shí)測(cè)值誤差≤4%,誤差主要受反井鉆機(jī)鉆具特性、地質(zhì)條件、人為操作、機(jī)械損耗等因素的影響。通過有限元數(shù)值模擬手段,對(duì)反井鉆機(jī)鉆桿公母接頭受拉力、扭矩作用下公母接頭螺紋部位的應(yīng)力、應(yīng)變值進(jìn)行計(jì)算,得出228mm直徑反井鉆機(jī)鉆桿公接頭大端側(cè)三道螺紋、母接頭與公接頭小端側(cè)三道螺紋嚙合處位置是裂紋萌生、發(fā)展的易損傷危險(xiǎn)區(qū)域。通過有限元數(shù)值模擬手段,在反井鉆機(jī)鉆桿公接頭第一道螺紋和第二道螺紋齒根處建立橢圓凹坑裂紋,模擬計(jì)算不同長度、深度、角度的橢圓凹坑裂紋周邊應(yīng)力、應(yīng)變值。研究橢圓凹坑裂紋周邊應(yīng)力、應(yīng)變值隨橢圓凹坑裂紋長度、深度、角度尺寸參數(shù)變化時(shí)的變化規(guī)律及趨勢(shì)。隨著橢圓凹坑裂紋的長度、深度尺寸的變大,橢圓凹坑裂紋長軸兩端出現(xiàn)的應(yīng)力集中數(shù)值不斷增大。但是,應(yīng)力集中的變化與橢圓凹坑裂紋角度變化不成正比且應(yīng)力集中現(xiàn)象出現(xiàn)在裂紋與螺紋凹槽分界處。采用最新的交流電磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù)對(duì)反井鉆機(jī)鉆桿公接頭螺紋處人工裂紋進(jìn)行了檢測(cè),通過交流電磁場(chǎng)檢測(cè)技術(shù),可以探測(cè)人工裂紋的存在,不同尺寸參數(shù)的人工裂紋能夠通過_((3)和_((5)曲線區(qū)分出來。磁通密度分量_((5)峰谷幅值與裂紋槽長呈現(xiàn)負(fù)相關(guān),磁通密度分量_((3)曲線波谷幅值與裂紋槽深呈現(xiàn)正相關(guān)。本論文研究成果對(duì)擴(kuò)孔狀態(tài)下的反井鉆機(jī)鉆桿所受載荷計(jì)算、螺紋處裂紋損傷分析、螺紋裂縫探傷可視化研究中有一定應(yīng)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：煤炭科學(xué)研究總院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P634.3

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本文編號(hào)：2771327