汽油机驱动的便携式钻机应用于冰层的钻进技术研究

发布时间：2017-07-27 04:18

  本文关键词：汽油机驱动的便携式钻机应用于冰层的钻进技术研究

  更多相关文章： 电机驱动冰层螺旋钻具 汽油机 钻进参数 钻进速度(ROP) 钻头压力(WOB) 扭矩

【摘要】：在极地或山地等极端环境下进行钻探工作非常复杂。由于能源消耗和钻具搬运困难,传统回转钻机在冰川钻进中难以应用。使用小型轻质的便携式电机驱动绞车悬吊钻进系统在50米以内的近地表钻进则更加合理。此系统可用于消融桩的建设,活跃冰层温度测量,揭示人类活动污染等。为了选择合适的电机,进行了理论研究。通过总结冰碎裂、取心桶回转和冰屑运输的功耗,可以获得电机的轴功率。冰的碎裂根据固态物理和配置理论计算。总功耗的其余数值则根据孔底钻进理论得出。钻机使用最新的CAD软件Autodesk Inventor 2016设计。钻具由汽油机驱动。选择合适的钻进参数,例如钻头压力(WOB)和钻头回转速度,是非常重要的。为了了解钻进进程,钻机进行了改良,安装了必要的传感器。传感器测量了钻进过程中的主要参数,如钻进速度(ROP)、WOB、回转速度、扭矩和温度。ROP通过变频器用电动绞车控制。所有的传感器都连接着和变频器同步运转的数据采集模块;数据采集模块及控制器由电脑上设计的专用软件控制。大体上,电机驱动冰层螺旋钻具的构想是可行的,在适当的改进下,它极可能用于现场实验。本篇论文主要研究电机驱动冰层螺旋钻具的钻进参数,提出选择合适钻进参数的意见,并优化冰心钻进过程。
【关键词】：电机驱动冰层螺旋钻具 汽油机 钻进参数 钻进速度(ROP) 钻头压力(WOB) 扭矩
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P634.5
【目录】：

• ABSTRACT4-5
• 摘要5-7
• 1 Background7-18
• 1.1 Targets and aims of near-surface shallow drilling in ice7
• 1.2 Hand and power driven augers7-13
• 1.3 Electromechanical auger drills13-15
• 1.4 Conventional portable drill rigs15-16
• 1.5 Purpose and aims of study16-18
• 2 Theoretical research of ice cutting and total power consumption of the drilling process18-24
• 2.1 Theoretical evidence for estimation of drill rig power consumption18-21
• 2.2 Estimations of consumed power components21-22
• 2.3 Total required power of the drill rig22-24
• 3 Design of the portable ice drilling rig24-28
• 4 Construction of the test stand to study ice drilling process28-41
• 4.1 General description of the test stand28-30
• 4.2 Control system description30-41
• 4.2.1 Measured parameters and variables30
• 4.2.2 Sensors type and parameters30-31
• 4.2.3 Assembling hardware in one chassis31-33
• 4.2.4 The configuration of the computers33-35
• 4.2.5 Software35-41
• 5 Experiment and results41-48
• 5.1 Experiment route41-43
• 5.2 Results43-48
• 6 Conclusions48-49
• Reference49-52
• 攻读硕士学位期间获得的成果52-53

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本文编号：579784