钻井液离心分离机工作性能研究
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摘要
钻井液离心机处于钻井液固控系统的最后一级,可有效控制钻井液密度,清除钻井液中的有害固相,对钻井生产具有重大意义。
本文首先介绍了钻井液离心机的基本结构和工作原理,离心机内部流体流动的四种理论,以及相应的四种离心机处理量的理论计算公式。
其次,分析并推导了钻井液离心机根据沉渣计算的理论处理量公式,并以离心机恒处理量为目标函数,进行了钻井液密度和转鼓转速之间函数关系的理论推导,并设计了试验方案,为设计离心机和现场选用钻井液离心机提供了参考。
再次,介绍了高速离心机转鼓的理论强度计算公式,并应用有限元分析软件ANSYS对LW500 1200离心机转鼓做了有限元强度分析和振动模态分析,结果表明离心机转鼓满足强度要求,而且在正常转速范围内不会发生共振现象,对照该型号离心机实际现场应用的情况,本文所研究的钻井液离心机确实能够满足工作安全要求。
最后,以LW500×1200离心机转鼓为研究对象,在满足强度要求的前提下,以离心机转鼓整体质量最小为目标函数,做了离心机转鼓优化设计。
The decanter centrifuge is in the last place of the solid control system, which can control drilling fluid density availably, and can clean damage solid phases, which is important for drilling activity.
Firstly, the thesis introduced basic structure and work principle of the decanter centrifuge, involved in four flow theories inside the decanter centrifuge, and accordingly four theoretical disposal formulas are introduced too.
Secondly, the theoretical disposal formula based of residue is analyzed and understood, and making unchanged disposal as object function, an optimum design is made between the drilling fluid density and the rotate speed of the drum, which is useful for centrifuge design.
Thirdly, theoretical stress analysis of the drum is made, and a finite element stress and model analysis of LW500×1200 basket is made too. The result shows that the drum intension satisfied the demand, and sympathetic vibration will not happen in normal rotate speed. Comparing the real situation, the decanter centrifuge of this type meets the safe demand.
Finally, making LW500×1200 decanter centrifuge as study object, and the drum total mass lightest as object function, a useful try of modifying the centrifuge drum designation is made in the presupposition of satisfying intension demand.
本文首先介绍了钻井液离心机的基本结构和工作原理,离心机内部流体流动的四种理论,以及相应的四种离心机处理量的理论计算公式。
其次,分析并推导了钻井液离心机根据沉渣计算的理论处理量公式,并以离心机恒处理量为目标函数,进行了钻井液密度和转鼓转速之间函数关系的理论推导,并设计了试验方案,为设计离心机和现场选用钻井液离心机提供了参考。
再次,介绍了高速离心机转鼓的理论强度计算公式,并应用有限元分析软件ANSYS对LW500 1200离心机转鼓做了有限元强度分析和振动模态分析,结果表明离心机转鼓满足强度要求,而且在正常转速范围内不会发生共振现象,对照该型号离心机实际现场应用的情况,本文所研究的钻井液离心机确实能够满足工作安全要求。
最后,以LW500×1200离心机转鼓为研究对象,在满足强度要求的前提下,以离心机转鼓整体质量最小为目标函数,做了离心机转鼓优化设计。
The decanter centrifuge is in the last place of the solid control system, which can control drilling fluid density availably, and can clean damage solid phases, which is important for drilling activity.
Firstly, the thesis introduced basic structure and work principle of the decanter centrifuge, involved in four flow theories inside the decanter centrifuge, and accordingly four theoretical disposal formulas are introduced too.
Secondly, the theoretical disposal formula based of residue is analyzed and understood, and making unchanged disposal as object function, an optimum design is made between the drilling fluid density and the rotate speed of the drum, which is useful for centrifuge design.
Thirdly, theoretical stress analysis of the drum is made, and a finite element stress and model analysis of LW500×1200 basket is made too. The result shows that the drum intension satisfied the demand, and sympathetic vibration will not happen in normal rotate speed. Comparing the real situation, the decanter centrifuge of this type meets the safe demand.
Finally, making LW500×1200 decanter centrifuge as study object, and the drum total mass lightest as object function, a useful try of modifying the centrifuge drum designation is made in the presupposition of satisfying intension demand.
引文
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