针对海底钻机硬岩钻进的绳索取心钻具关键机构优化

发布时间：2021-04-03 05:29

　　为了提高在硬岩钻进的绳索取心钻具工作的可靠性,从提高单动机构的单动性能和悬挂机构的工作可靠性两方面着手,对钻具的单动机构展开结构优化并利用ABAQUS仿真分析手段对悬挂机构进行模拟硬岩拔取仿真分析。结果表明:经改进后的钻具单动机构尺寸合理,结构更为紧凑,有利于钻具总长的缩短,同时提高了对芯轴定心效果以及防海水腐蚀性好的特点,满足海底钻机的使用工况;改进后的悬挂机构能够降低在拔心过程中由于悬挂环和座环塑性变形相互咬合失效所造成的内管总成无法顺利打捞的风险。 

【文章来源】：地质与勘探. 2020,56(01)北大核心CSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

H规格绳索取心钻具总成

在硬岩钻进的过程中，当回次钻进结束进行拔断岩心的钻探步骤时钻具中座环对悬挂环产生的挤压应力最大。在此极端工况下若悬挂环和座环发生变形失效而相互卡死则会造成内管总成无法顺利打捞，出现下一回次无法正常钻进的钻探事故。结合标准绳索取心钻具的级配关系要求，对所设计的适用于硬岩钻进的H规格绳索取心钻具的悬挂环和座环进行结构优化并对比分析其与常规悬挂环和座环在拔心操作的极端工况条件下的受力情况。为了降低在拔取岩心时由于拔心力过大造成悬挂环外圈翘曲变形导致其与座环内圈发生轴向相互咬合，从而造成内管总成打捞失败的风险，改进后的悬挂机构相比于常规悬挂机构其悬挂环的外圈和座环的内圈倒角均增大至1×45°，以期改善接触面积之间的应力分布状态，延长关键零部件的使用寿命及可靠性。此外，改进后的座环相比于常规座环其内圈上下边缘处均有车台阶以期增大座环内圈上部的径向空间，以期在悬挂环与座环发生过度咬合出现塑性变形时提高内管总成的打捞成功率。改进悬挂机构与常规悬挂机构对比图如图2、图3所示。图3 常规悬挂机构剖面示意图

常规悬挂机构剖面示意图

【参考文献】：
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本文编号：3116706