SLCD-I型组合齿磨鞋力学性能分析

• 作者: 徐建飞 易先中 李亮亮 王丁盛 田岿 贺育贤 赵波
• 来源期刊: 石油机械
• 学科: 工学
• 关键词: 磨鞋 力学特性 流场特征 数值模拟
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 钻井技术与装备
• 页码范围: 30-38
• 页数: 9页
• 分类号: TE921
• 语种: 中文
• DOI: 10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2020.10.005

摘要

SLCD-I型组合齿磨鞋是胜利油田推广应用的一种高效磨鞋.为提高该类磨鞋对井下落物的切削效率和有效性,运用ANSYS Workbench工程分析软件,对12种不同结构的磨鞋在压、拉、扭载荷作用下的力学特性和不同排量下的流场特征进行了数值分析.分析结果表明:磨鞋最大应力为588.64 MPa,小于其屈服强度835 MPa,磨鞋的最大受力处于材料弹性变形阶段;相比于0°平底磨鞋,其他11种结构方案的SLCD-I型组合齿磨鞋,以凹底角度在22.5°～24.0°时齿面应力最小,使用寿命最长;钻压从20 kN增加到35 kN,平均总变形量增大了2.2％,平均最大应力增加了1.5％,内压从18 MPa增加到30 MPa,平均总变形量增大了40.3％,平均最大应力增加了26.1％,扭矩从9kN·m增加到18 kN·m,平均总变形量增大了66.6％,平均最大应力增加了72.2％,因此工作扭矩是影响磨鞋强度的主要因素;排量从25～40 L/s变化,平均最大流速增加了59.4％,平均最大压力增加了152.1％,在水眼位置和喷嘴尺寸不变情况下,凹底角度的变化对流速的影响可以忽略不计.研究结果可为高效磨鞋的结构优化和应用提供参考.