基于CFD的旋转阀泥浆脉冲器转子结构参数研究

解释了旋转阀脉冲器发生工作原理。利用CFD方法,针对所建立的泥浆脉冲发生器定子、转子进行三维流场仿真。分析了转子叶片形状、叶片厚度及叶片个数等结构参数对泥浆脉冲器性能的影响。总结了这些因素对转子水力转矩和脉冲强度的影响,得出了转子的优化设计准则。

连续波脉冲器流场数值仿真及稳态水力扭矩

转子稳态水力扭矩是连续波脉冲器设计的一个重要参数,对于连续波脉冲器转子优化设计与电机控制具有重要意义。为此,考虑转子流场的非定常特征,建立了非定常的稳态水力扭矩数值仿真模型,研究了稳态水力扭矩的非定常流场特性、稳态水力扭矩的计算方法以及参数影响规律。研究结果表明:流体介质流过转子时,转子叶片迎流面一侧流速高、压力低,另外一侧流速低、压力高,转子叶片受到非对称的压力作用产生水力扭矩,该水力扭矩具有驱动转子关闭的作用;流体介质经过转子时,速度场产生高频脉动特性,受速度脉动影响,稳态水力扭矩也出现高频脉动特征,稳态水力扭矩脉动存在统计平均值;稳态水力扭矩随定转子间隙减小而增大。所得结论可为连续波脉冲器优化设计及现场应用提供指导。

往复式泥浆脉冲发生器转子水力转矩

往复式泥浆脉冲发生器是随钻测量(MWD)、随钻测井(LWD)系统的重要组成部分,其转子的水力特性研究对于节约钻井系统能源消耗、提高信号质量、丰富调制方式具有重要意义。由于转子附近机构复杂,湍流现象明显,给研究带来较大困难。利用稳态水力转矩、瞬态水力转矩的相关理论,对发生器中转子水力转矩进行理论分析,利用CFD数值仿真和水力转矩原理实验结果进行验证。研究结果表明.转子在往复式运动中水力转矩基本沿同一方向分布,在10Hz摆动频率下水力转矩与转子转角密切相关,而与转子角速度及角加速度关系较小,最大水力转矩出现在接近闭合位置。通过加装机械辅助装置,脉冲发生器对电机功率和转矩的需求得到了大幅度的降低。

泥浆脉冲发生器转子水力转矩多相流数值模拟

连续波脉冲发生器是现代油气钻井系统的核心部件之一,脉冲发生器主要部件是其中的定子和转子,定、转子的相对运动会导致钻井液的复杂变化。定转子附近机构复杂,钻井液流速快,有明显的湍流现象,而且实际钻井液主要是由水和细砂组成的多相流混合物。着重考虑多相流对转子水动力特性的影响,使用CFD数值仿真方法比较不同情况下,考虑多相流因素和纯水时的转子水动力特性。研究表明:转子水动力转矩基本不受多相流因素的影响,与来流速度、定转子间隙、相对旋转角度关系密切。研究还发现,流道内固相物质在定转子衔接处有积聚的特性。

剪切阀泥浆脉冲器扭杆标定装置研制

泥浆脉冲发生器遥传系统是随钻测量和随钻测井设备的重要组成部分,是将井下信息实时传输到地面的重要手段。剪切阀式泥浆脉冲发生器因其传输速率快、精度高,逐渐被油田服务公司采用。剪切阀泥浆脉冲发生器设计和制作时,充分考虑了水力转矩对泥浆脉冲发生器转子的关闭趋势,并设计了扭簧扭转机构,有效降低了脉冲发生器对电机转矩及功率的需求,简化了脉冲发生器结构。扭簧设计时,不同扭转角度和对应的转矩值之间有一个理论计算值,需要进行严格的检验和标定。由于扭簧扭转装置的刚度系数与电机瞬时输出转矩存在对应关系,为了能更精确地控制驱动电机,使电机输出转矩与扭簧扭转装置的转矩匹配,需要进行转矩常数的标定。

液力转矩加载试验方案研究

简要比较了几种常见转矩加载方式的异同,提出了液力转矩加载试验方案的可行性,并依据产品试验要求设计了液力转矩加载方案,进行了试验设备选型计算,对主要设备的功能作简要介绍,最后对该液力转矩加载试验方案存在的问题做了讨论,并提出方案实施过程中应注意的重点问题。