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Φ89涡轮钻具叶栅设计及性能预测 总被引：2，自引：0，他引：2
国内尚未有成熟可用外径89mm的涡轮钻具,因此急需研制该口径的涡轮钻具。涡轮钻具设计最关键的一环是叶栅设计,为此介绍了Φ89涡轮钻具叶栅的高度、叶片数、安装角以及进出口结构角等设计参数,并采用计算流体力学软件对不同转速下单级涡轮的性能进行了数值模拟,对定、转子流道内流场压力和流速分布进行了分析,并根据模拟结果预测了具有该种叶栅的涡轮节的输出性能。预测结果表明,以清水为流体介质,流量为6 L/s时,该规格的涡轮节最优转速为1750r/min,涡轮节制动扭矩约267Nm,最大功率可达32kW,满足要求,设计合理。 相似文献
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针对超深层强研磨、高硬度地层机械钻速慢的问题，研制了一种超短高能涡轮钻具，并对其进行了参数校核和现场应用。该涡轮钻具创新设计了多曲面3D转子叶片，基于流体力学CFX软件，优化了转子叶片空间形态布局，使叶片的水力能量转化效率提高45%，扭矩增加了43.55%；通过将装有叶片的动力端和装有止推轴承的轴承端合二为一，使分体式的涡轮芯轴改进为一体式结构，长度由进口涡轮钻具的15 m缩短至8.3 m，大幅提高了涡轮钻具的可下入性和安全性，缩短了划眼和通井作业时间；最后采用有限元仿真对涡轮钻具产生的扭矩和丝扣连接强度进行了校核测试。该涡轮钻具先后在博孜、元坝等区块石英砂岩、火成岩、砾石层地层的48口井中成功应用，应用混合钻头后机械钻速平均提高100%，为我国深层超深层钻井提供了有力保障。 相似文献
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涡轮钻具由于其耐高温、高转速的特点,使其在高温和硬岩地层的钻进过程中发挥着重要的作用,并成为干热岩钻井和高温油气井钻井等领域的研究热点之一。本文从涡轮钻具的发展历程出发,对涡轮钻具的特点进行了系统地总结,从涡轮钻具的结构优化、涡轮叶片的设计与加工、轴承节的性能提升、减速涡轮钻具的研发、钻进新工艺的探索等5个方面对国内外涡轮钻具的研究进展进行了综述,发现总结了涡轮钻具研究过程中存在的一些问题,并结合我国在相关领域的实际需求,对未来我国涡轮钻具的重点研究方向提出了建议。 相似文献
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涡轮钻具中涡轮定子、转子设置合理的轴向间隙,可以保证转动系自由转动,避免定转子相互碰撞而损坏。轴向间隙对钻具寿命非常重要,但是受零件加工误差和受压变形等因素干扰,定转子轴向间隙难以确定一个最优定值,只能处于一个范围内。为了分析验证轴向间隙对φ89 mm涡轮钻具的性能影响,采用理论分析和数值模拟计算相结合的论证方法,对效率和性能参数计算进行了理论分析,并采用计算流体力学软件对不同轴向间隙的单级φ89 mm涡轮性能进行数值模拟。分析结果表明,在合理范围内,轴向间隙变化对φ89 mm涡轮钻具性能影响细微,可以忽略。 相似文献
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我国干热岩勘探刚刚起步。为准确评价干热岩型地热资源的资源量,需要钻获高质量的干热岩岩心,但目前针对高温、高硬度、高研磨工况下的干热岩取芯钻进工艺研究较少,严重制约了干热岩型地热资源的准确评价。为此,自主研发了Φ127 mm涡轮钻具,在福建漳州HDR-1井和青海共和GR1井进行了干热岩钻井取芯应用研究,研究验证了研发的涡轮钻具与KT-140取芯钻具的适配性、涡轮钻具与金刚石取芯钻头的匹配性,揭示了高温和硬岩井况下涡轮钻具工作特性,经受住了孔底236 ℃高温考验,钻获了高质量岩心,取得了涡轮钻具现场测试应用的各项参数;涡轮取芯钻进工艺与常规取芯钻进工艺相比,既充分发挥了涡轮钻具高转速的性能,也发挥了其耐高温、耐研磨、耐高地应力、使用寿命长和现场劳动强度低的特性,干热岩取芯钻速和质量大大提高。该工艺是高温深孔干热岩井下动力回转钻具驱动取芯钻头进行取芯钻进的首次成功尝试,为干热岩涡轮钻具复合取芯钻井技术的进一步科研攻关、现场试验与推广应用提供了宝贵的施工应用经验和借鉴,也将为我国干热岩科学钻探与深部地热资源勘探提供新的技术支撑。 相似文献
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涡轮钻具是孔底发动机类型之一，它通过液流推动涡轮回转带动钻头克取岩石。大口径涡轮钻早已用于石油钻井。能否将涡轮改小，用于地质勘探钻孔，我们以此为课题从1970年开始研制小口径涡轮钻，到YW52型涡轮钻具制成并配φ56毫米金刚石钻头，在井下进行钻进试验，先后用了十几年时间，在6至9级花岗岩地层，打了六个钻孔计2200米工作量，最深孔509.82米，平均孔深370米，其效率近似于回转钻。虽然试钻工作量还不多，钻进工艺还在探索之中，但已初步显示出其优越性。现简介如下：一、涡轮钻具研制1．涡轮的制造与叶型的选定大 相似文献
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水力封堵型煤层气藏判识条件分析 总被引：1，自引：0，他引：1
从宏观和微观两个方面分析了不同条件下煤层气的赋存特征,总结出水力封堵型煤层气藏的判识条件。研究表明,宏观上,可以通过煤储层边界的物理性质进行判识,在煤储层与地下水连通的基础上,分析断层、岩性、地下水三者之间的组合对水力封堵型煤层气藏赋存所起的作用,将水力封堵型煤层气藏划分为地层-水力封堵型、开放性断层-水力封堵型、封闭性断层-水力封堵型、岩性-水力封堵型、开放性断层-岩性-水力封堵型五种类型;微观上,主要通过煤储层流体的化学性质来判识,包括水的矿化度、水化学类型、甲烷碳同位素等三个方面,通常水力封堵型煤层气藏的地层水矿化度低于1 000mg/L,甲烷碳同位素较轻,且水化学类型为NaHCO3型、Na2SO4型或为NaHCO3和Na2SO4混合型。 相似文献
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断面比选设计是为了研究输水隧洞在复杂的地质条件中能够更好的施工,在运行期具有更好的过流能力,并且在建设中节省工程投资而进行的不同断面设计分析。以在建某长输水隧洞为例,选择城门洞型和马蹄形两种不同设计断面,从水力参数设计、施工方法、工程量及工程投资等各个方面进行对比分析计算,选择出易于施工,水利条件好并节省投资的设计断面,再进行输水隧洞正常水深、临界水深、临界底坡的水力计算,并分析了设计断面的水力特性。最后,提出了在输水隧洞断面设计上的几点建议,供水利设计和施工人员参考。 相似文献
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M. Abbaspour A. R. Radmanesh M. R. Soltani 《International Journal of Environmental Science and Technology》2016,13(6):1525-1540
The first notable megawatt class wind turbine, which was the pioneer of improvement in the blade performance in large wind turbines, appeared in Vermont. Nowadays, modern wind turbines are using blades with multi-airfoils at different sections. In this study, in order to indicate the best airfoil profile for the optimum performance in different sections of a blade, five popular airfoils, including S8xx, FFA and AH series, were studied. On the large-scale profile, shear stress transport K–ω model was applied for the simulation of horizontal axis wind turbines for different wind speeds. The aerodynamic simulation was accomplished using computational fluid dynamic method, which in turn is based on the finite volume method, and semi-implicit method for pressure-linked equations algorithm is used for pressure–velocity coupling. The governing equations applied in this simulation are the unsteady Reynolds-averaged Navier–Stokes equations. The aerodynamic coefficients of lift and drag were calculated at different angle of attacks and different wind speeds. The results were validated by EPPLER code, XFOIL and experimental data of the US National Renewable Energy Laboratory. The results showed that S818 profile is the best profile in terms of gaining the highest lift coefficient with the lowest angle of attack at the root of the blades. The findings also indicated that the selected model can predict the exact geometry with a high precision. 相似文献
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针对高地温水工高压隧洞围岩的力学行为特点,在考虑岩体的渗透系数、热传导系数随岩体损伤发生变化的基础上,基于多物理场耦合理论,提出一种考虑硬岩强度力学参数劣化的含损伤演化的热-水-力-损伤耦合模型,并给出了该模型的FLAC3D数值实现方法。通过与物理模型试验结果对比,验证了模型的可靠性,进而利用该模型推演了高地温水工高压隧洞的多物理场耦合演化过程,分析了不同影响因素下的承载特性。研究结果表明：隧洞充水运行后,高地温水工高压隧洞的多场耦合效应显著,尤其高地温梯度和高内水压力联合作用下产生的迭加拉应力对围岩的承载安全具有不利影响;温度梯度、内水压力以及岩体线膨胀系数越大,隧洞围岩的损伤程度与开裂深度越大;当隧洞横断面的侧压力系数趋向于1时,洞周出现的宏观裂缝较多,且出现方位不确定;当隧洞横断面侧压力系数小于1/3时,洞周出现的宏观裂缝相对较少,且主要出现在与初始地应力的最大主应力方向相平行的方向上。常规锚喷支护对高地温水工高压隧洞的加固效果不佳。 相似文献
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CFD 在保真取心钻具结构优化设计中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
在无胶结、松散、易碎地层中钻进取心,采取率不足一直是困扰钻探界人士的技术难题。针对一套自行设计的高保真取心钻具,用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics简称CFD)方法,对钻具内的流场进行了三维数值模拟,并在此基础上对其结构进行了优化设计。事实证明,利用计算流体动力学技术对钻具的水力结构进行优化设计是一种经济而有效的手段。 相似文献
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为了对SC-86H型高能射流式液动锤冲锤结构进行优化,应用CFD动态分析,对2种不同冲锤结构的射流式液动锤模型进行了研究。计算表明：在相同输入流量下,新型冲锤结构的射流式液动锤与原冲锤结构相比性能具有优势,冲击末速度得到了提高,冲击功与能量利用率平均增长7.9%与12.7%,新型冲锤结构减小了流体阻力消耗的能量,更有利于高能输出。另外,通过Ls-dyna非线性动力学分析,对2种冲锤结构的碎岩效果进行了研究,并对新型冲锤应力强度进行了分析。结果表明：新型冲锤结构的能量传递效率更高,且满足疲劳强度校核,相同冲击末速度下,岩层吸能值高于原冲锤结构;新型冲锤结构的吸能率较高,2种冲锤模型的吸能率随入射能量成非线性增长。 相似文献
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Numerical modeling of the elastoplastic damage behavior of dry and saturated concrete targets subjected to rigid projectile penetration 
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下载免费PDF全文 The objective of the present paper is to present a numerical study on the penetration performance of concrete targets with 2 different water contents. Numerical analysis has been performed by using the finite element code Abaqus/Explicit, in which a coupled elastoplastic damage model has been developed for saturated/unsaturated concrete under a wide range of confining pressures. The performance of proposed model has been firstly verified by simulating the triaxial compression tests and penetration tests realized with saturated/dry concretes. Comparisons of available experimental results and numerical simulations show that the proposed model is able to reproduce satisfactorily the mechanical behavior of saturated and dry concretes. A higher failure stress and a more important pores closing are generally obtained in dry concrete samples with respect to saturated ones. Furthermore, the main observed patterns of penetration test realized with saturated concrete targets are also satisfactorily simulated by the numerical results. Therefore, the proposed model is used to numerically predict the penetration performance of dry concrete target, and the penetration performance of dry/saturated concrete target is discussed. We observe that in dry concrete target, the penetration of projectile is strongly declined, and a smaller damage zone is created. The numerical predictions and discussions can help engineers to enhance their understandings on the influence of hydraulic conditions on structural vulnerability of concrete structures subjected to near‐field detonations or impacts. 相似文献