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磁库仑定律法优化液动岩屑清洁工具扭矩研究

孙晓峰1,2,胡乔波1,2,闫立鹏3,陈烨1,2,姚笛1,2   

  1. (1.高效钻井破岩技术国家工程研究室,黑龙江 大庆 163318;2.东北石油大学,黑龙江 大庆 163318;3.中国石化石油工程研究院,北京 100000)
  • 出版日期:2019-08-25 发布日期:2020-12-05
  • 作者简介:孙晓峰(1980—),男,副教授,博士生导师,2005年毕业于大庆石油学院油气储运工程专业,2014年毕业于东北石油大学石油与天然气工程专业,获博士学位,现主要从事油气井流体力学与井眼清洁的研究工作。
  • 基金资助:
    国家科技重大专项“复杂结构丛式井钻井水力学与井眼清洁配套技术”(2017ZX05009-003);国家自然科学基金面上项目“液力-磁耦合自旋转井眼清洁工具的旋转传动机理研究”(51674087)

  • Online:2019-08-25 Published:2020-12-05

摘要: 磁扭矩是液动岩屑清洁工具主要工作特性参数之一,是工具输出功率的主要决定因素。通过磁库仑定律建立了磁扭矩计算数学模型,优化设计液动岩屑清洁工具磁传动机构参数。将理论模型数值计算结果分别与2D有限元模拟结果及实验结果进行对比,验证理论模型的准确性与合理性。结果表明:理论模型结果与有限元模拟及实验结果误差较小,证明了理论模型的准确性;优化了液动岩屑清洁工具的磁力传递结构,磁偶数量为10~14对时,磁扭矩传递效率较高,永磁铁端面有效横截面积控制在80%左右,单位体积永磁铁产生的磁扭矩最高,符合工程要求。该研究结果为液动岩屑清洁工具磁传动结构的设计奠定了理论基础。

关键词: 岩屑清洁, 磁传动, 磁库仑定律, 磁扭矩, 水平井