滚珠轴承防涡稳定器设计.doc

本科毕业设计（论文）开题报告课题名称： 滚柱轴承防涡稳定器设计一、 综述本课题国内外研究动态，说明选题的依据和意义1、 国内外研究现状钻井时钻柱的涡动对钻具有很大的危害。 A、理论分析阶段20世纪80年代中后期，国内外对钻具运动状态的研究重点由轴向振动、扭转振动及屈曲等转向了钻具横向振动以及横向振动与其他运动形式的耦合。80年代末开始对涡动进行研究。大量随钻测量数据表明：下部钻具存在严重的横向振动，其危害远大于轴向及扭转振动。涡动与横向振动密切相关，在直井中涡动产生和存在的几率远远超过了其他振动形式。 B、实践研究阶段20世纪末及新世纪初十年近二十年来，随着国内外专家对钻柱涡动的进一步研究，各种减小阻力扭矩的稳定器相继申请专利，丰富了钻柱防涡从理论向实践发展的过程。其中有西南石油学院于2003年申请的“非旋转套式稳定器”专利、北京派特罗尔钻井技术服务有限责任公司于2005年申请的“旋转稳定器”专利、牡丹江石油工具有限责任公司于2009年申请的“滚轮稳定器”专利，极大地丰富了研究。2、选题依据与意义钻柱是石油钻井工程中必不可少的重要井下工具，在井眼里工作时通常承受着拉、压、弯、 扭及液力等载荷的作用。旋转钻柱的涡动易导致强烈的横向振动，加速钻柱接头和套管的磨损以及钻柱的疲劳破坏，严重时将会导致钻桂失效，并且还会增大转盘功率并引发钻头的横向振动，降低其工作效率和秘寿命，大大增加钻井成本，同时，对井斜、钻柱轴向力和井径也造成较大影响。因此，研究涡动以及 减少其对钻具损害的措施具有重要意义。 2008年6月，李子丰教授等分析了钻柱的涡动机理、正反涡动时钻柱与井壁接触点的相对滑动速度以及涡动对钻柱的破坏，提出了防涡稳定器利用稳定器主体在旋螺套内自主旋转来防止或减少涡动，从而减少对钻柱的破坏。 能极大地提高钻柱的工作效率。 防涡稳定器具有工作可靠、结构简单、使用寿命长等特点。可广泛应用于钻井中控制井眼轨迹，起到防涡减涡的作用二、研究的基本内容，拟解决的主要问题 1、研究的基本内容（1）、钻柱涡动及其危害; （2）、防涡动理论与技术现状; （3）、滚柱轴承防涡稳定器工作原理; （4）、滚柱轴承防涡稳定器设计;（5）、滚柱轴承防涡稳定器强度校核。2、拟解决的主要问题（1）、钻柱的正反涡动分析（2）、防涡稳定器减少钻柱破坏的原理（3）、滚柱轴承防涡稳定器的结构（4）、机械制图和CAD制图三、研究步骤、方法及措施 1、研究步骤（1）、滚柱轴承防涡稳定器工作原理; （2）、画出机械加工图纸；（3）、用CAD做出三维渲染图；（4）、写出使用说明书。2、研究方法及措施四、研究工作进度 1、14周：资料调研、文献综述、开题报告2、58周：画出机械加工图纸3、912周：用CAD做出三维渲染图4、1316周：撰写论文5、1718周：撰写论文及答辩五、主要参考文献 1 李子丰,马兴瑞.油气井杆管柱力学M .北京.石油工业出版社, 1996. 2 周全兴.钻采工具手册M .北京:科学出版社,2000. 3 陈家庆,毛红兵,李维民.牙轮钻头圆柱滚子轴承的理论研究 J .石油机械, 1999, 27 (6) : 7 - 11. 4 刘希圣等. 钻井工艺原理. 北京: 石油工业出版社, 1981 5 钟一谔等. 转子动力学. 北京: 清华大学出版社, 1987 6 史玉才，王军，管志川. 下部钻柱涡动机理及规律的实验研究J. 广西大学学报，2007，32（2）：126-129 7 张文. 转子动力学理论基础. 北京:科学出版社,1990 8 机械设计手册编委会.机械设计手册M .北京:机械工业出版社, 2004. 9 宋长安满滚子径向自锁轴承的设计J轴承，1986(6)：l5 10 Vandiver J Kim, et al. Case Studies of the Bending Vibration and Whirling Motio n of Drill Collars. SPE Drilling Engeering,December 1990 11 A. Theron, et al.The Effect of Dynamical Parameters on Precession in Rotary Drill