發(fā)布時間：2020-07-26 21:42

【摘要】：本文通過理論推導、數(shù)值模擬、試驗分析等方法,主要從擴孔工況下的鉆桿受力研究、螺紋應力應變規(guī)律分析、螺紋應力隨裂縫尺寸變化的關系研究、螺紋交流電磁場檢測試驗研究四個方面入手,進行了系統(tǒng)研究�；�于復雜地質(zhì)的大直徑深豎(斜)井工程,考慮鉆頭振動荷載、鉆具與巖層相互作用、偶然荷載等因素,推導了擴孔工況下反井鉆機鉆桿拉力計算公式及扭矩計算公式。拉力及扭矩理論計算值與實測值誤差≤4%,誤差主要受反井鉆機鉆具特性、地質(zhì)條件、人為操作、機械損耗等因素的影響。通過有限元數(shù)值模擬手段,對反井鉆機鉆桿公母接頭受拉力、扭矩作用下公母接頭螺紋部位的應力、應變值進行計算,得出228mm直徑反井鉆機鉆桿公接頭大端側三道螺紋、母接頭與公接頭小端側三道螺紋嚙合處位置是裂紋萌生、發(fā)展的易損傷危險區(qū)域。通過有限元數(shù)值模擬手段,在反井鉆機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,模擬計算不同長度、深度、角度的橢圓凹坑裂紋周邊應力、應變值。研究橢圓凹坑裂紋周邊應力、應變值隨橢圓凹坑裂紋長度、深度、角度尺寸參數(shù)變化時的變化規(guī)律及趨勢。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)的應力集中數(shù)值不斷增大。但是,應力集中的變化與橢圓凹坑裂紋角度變化不成正比且應力集中現(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檢測技術對反井鉆機鉆桿公接頭螺紋處人工裂紋進行了檢測,通過交流電磁場檢測技術,可以探測人工裂紋的存在,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)負相關,磁通密度分量_((3)曲線波谷幅值與裂紋槽深呈現(xiàn)正相關。本論文研究成果對擴孔狀態(tài)下的反井鉆機鉆桿所受載荷計算、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用價值。
【學位授予單位】：煤炭科學研究總院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P634.3

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本文編號：2771327