位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
涡轮钻具轴承磨损后力学性质的数值模拟研究
  • ISSN号:1001-4578
  • 期刊名称:《石油机械》
  • 时间:0
  • 分类:TE921[石油与天然气工程—石油机械设备]
  • 作者机构:[1]西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川省成都市610500, [2]中国石油西南油气田公司, [3]四川川庆石油钻采科技有限公司, [4]中石化石油工程设计有限公司
  • 相关基金:国家自然科学基金项目“基于数值模拟的复杂地层地应力场反演研究”(50774063);国家教育部博士点基金项目“基于XFEM和细观力学的超深井钻工具疲劳破坏机理研究”(20135121110005).
中文摘要:

涡轮钻具轴承组在恶劣的工作环境中受到钻压、水力载荷以及钻进冲击与振动的作用,容易发生磨损现象,直接影响涡轮钻具的使用寿命。以够127mm涡轮钻具为例,根据弹塑性力学和赫兹接触理论,运用ABAQUS软件建立定子一滚珠-转子非线性接触问题有限元模型,针对不同磨损程度的滚珠轴承进行了数值模拟分析。研究结果表明,随磨损量的增大,轴承定子、转子与滚珠的接触面积逐渐减小,应力集中现象加剧,接触应力明显增大;最大接触应力出现在滚珠上,且与磨损量呈现非线性关系;相同工况下,磨损2mm后滚珠的最大Mises应力比未磨损时增加了14倍,轴承发生失效。该项研究成果对涡轮钻具设计及寿命预测具有指导作用。

英文摘要:

Under WOB, hydraulic load and drilling impact and vibration, the turbodrill bearing pack is prone to wear, which will directly affect service life of the turbodrill. In this paper, taking 0127 mm turbodrill as an example, a finite element model is built for nonlinear contact of stator-roller-rotor by using ABAQUS software based on elastic-plastic mechanics and Hertz contact theory. Then, the model is used to conduct a numerical simu- lation analysis on the roller bearing subject to different degrees of wear. Research results show that, with wearing extent increasing, the contact of bearing stator and rotor with the roller is reduced, stress concentration is aggrava- ted, and contact stress significantly increases; maximum contact stress occurs on the roller and follows a nonlinear relation with the wearing extent; under the same operating conditions, maximum Mises stress of the roller subject to 2 mm wear depth is 14 times more than that without wear, so the bearing fails. The research results play a role of guideline on turbodrill design and service life prediction.

同期刊论文项目
期刊论文 55 会议论文 2 著作 1
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《石油机械》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国石油天然气集团公司
  • 主办单位:中国石油天然气集团公司装备制造分公司 江汉石油管理局
  • 主编:贺会群
  • 地址:湖北省荆州市沙市区豉湖路12号
  • 邮编:434000
  • 邮箱:syjxzz@vip.sina.com
  • 电话:0716-8121243 8127778
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4578
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1246/TE
  • 邮发代号:38-80
  • 获奖情况:
  • 历次全国中文核心期刊,湖北省历届优秀期刊、精品期刊,中国石油天然气集团公司优秀科技期刊,全国石油化工行业优秀科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:15470