Техническое задание
Цель:
Разработать и представить проект буровой коронки для бурения в нефтяных и газовых скважинах, учитывая специфические рабочие условия. Студенты должны создать 2D-чертеж, 3D-модель коронки, а также провести моделирование потока (флоу модель) с анализом прочности и эффективности работы в условиях реального бурения.
Входные данные, свой дизайн.
Общие требования:
- Чертеж и модель:
Студенты должны создать 2D-чертеж буровой коронки с учетом следующих общих размеров: Диаметр буровой коронки: 300 мм. Высота коронки: 200 мм. Количество и расположение режущих элементов. Параметры соединения с буровой колонной. Студенты должны создать 3D-модель буровой коронки в SolidWorks или аналогичной программе. Модель должна включать все конструктивные элементы, такие как режущие зубья, кольца и прочие ключевые компоненты.
2. Моделирование потока (флоу модель):
Разработать флоу модель буровой коронки в SolidWorks (или аналогичной программе для анализа потока). Проанализировать поведение жидкости (бурового раствора) при бурении. Оценить эффективность отведения шлама, охлаждения и смазки режущих элементов. Моделировать поток жидкости, проходящий через коронку, учитывая угол наклона зубьев и форму самой коронки.
3. Прочностной анализ:
Выполнить расчет прочности буровой коронки, учитывая основные рабочие нагрузки: давление, вращение, трение и удары. Провести анализ на прочность с учетом материалов коронки, воздействия внешней среды и интенсивности работы. Студенты должны использовать метод конечных элементов (МКЭ) в SolidWorks или аналогичной программе для оценки нагрузки на отдельные части коронки.
4. Оценка эффективности:
Оценить эффективность работы буровой коронки с точки зрения: Продолжительности срока службы. Устойчивости к износу. Эффективности удаления шлама и охлаждения.
5. Материалы и устойчивость к воздействиям: Подобрать материалы для буровой коронки, которые обеспечивают высокую износостойкость, устойчивость к коррозии и механическим повреждениям. Применить материалы, устойчивые к воздействию высоких температур и химическим реагентам бурового раствора.
6. Усложнение конструкции (по желанию): Разработать конструкцию буровой коронки с возможностью подстройки под различные типы скважин (например, изменение длины и угла наклона зубьев). Рассмотреть возможность использования материалов с улучшенной термостойкостью или покрытиями для увеличения срока службы.
7. Документация:
Подготовить техническую документацию, включая описание всех расчетов, чертежей и моделей. Приложить описание метода расчета прочности, выбора материалов и моделирования потока. Параметры для проектирования:
Рабочее давление: 20-30 МПа.
Скорость вращения коронки: 150-200 об/мин.
Ударная сила пневмоударника: 200-250 кг
Шкала Протодьяконова: 8-10 коэффициент.
Среда: буровой раствор (вода, глина, химические добавки).
Бонусные возможности:
Оптимизация формы и конструкции: Разработка уникальной формы зубьев коронки для повышения эффективности бурения (снижение износа, увеличение скорости бурения).
Использование современных методов расчета: Применение метода конечных элементов (МКЭ) для более точного анализа прочности и нагрузки на коронку.
Анализ вибраций: Оценка воздействия вибраций на коронку и их влияние на срок службы. Моделирование вибраций при бурении и их подавление.
Инновационные материалы: Рассмотрение использования новых композитных материалов или покрытия, повышающих износостойкость буровой коронки.
Автоматизация процесса анализа: Разработка программы для автоматической настройки параметров коронки в зависимости от типа и глубины скважины.