斜直井煤层气钻机起升系统设计与理论研究
本文选题:斜直井钻机 切入点:齿轮齿条 出处:《西安石油大学》2015年硕士论文
【摘要】:非常规能源的开发极大的促进了钻井装备的发展。本文在调研国内外新型煤层气钻机(起升)结构、原理等技术现状基础上,结合我国煤层气资源产业的国情,提出一种新型的车载全液压煤层气钻机方案。该型钻机采用齿轮齿条起升传动结构,具有便捷的提升能力和加压钻进能力,非常适用于中浅层定向井(水平井)等斜直井钻井,是开发以煤层气为代表的非常规能源的新型钻机。齿轮齿条煤层气钻机关键技术是齿轮齿条升降系统,本文结合钻机设计要求和实际作业工况,对钻机齿轮齿条传动结构进行设计和静力学计算;利用UG NX软件对齿轮齿条啮合传动结构进行三维实体建模,经过运动仿真和干涉实验验证了齿轮齿条啮合传动模型的合理性;然后基于弹性物体接触问题的赫兹理论,实现齿轮齿条不同啮合模型的非线性有限元接触分析,并将有限元结果与运用国标规范算法得到的理论计算结果进行对比验证。同时本文对起升系统的关键部件侧滑装置进行了静力学强度有限元分析,并给予结构优化以满足最大工况下的强度要求,在此基础上对侧滑装置进行了UN NX的疲劳仿真有限元分析。最后利用ADAMS仿真软件对起升系统的简化模型进行了同一载荷不同起升速度下的工作特性的仿真计算,得到了起升系统不同速度下的部分动力学特性。
[Abstract]:The development of unconventional energy greatly promotes the development of drilling equipment.Based on the investigation and investigation of the structure and principle of a new type of coalbed methane drilling rig at home and abroad and the national conditions of our country's coal bed methane resource industry, a new type of full hydraulic coal bed methane drilling rig is put forward in this paper.This type of drilling rig adopts gear rack hoisting drive structure, has convenient lifting ability and pressure drilling ability, and is very suitable for drilling with inclined straight wells such as directional wells (horizontal wells) in middle and shallow layers.It is a new type of drilling rig for developing unconventional energy represented by coal bed methane (CBM).The key technology of coal bed methane drilling machine with gear rack is gear rack lifting system. This paper designs and calculates the transmission structure of gear rack in combination with the design requirements of drilling rig and actual working conditions.The 3D solid model of gear rack meshing transmission structure is modeled by UG NX software. The rationality of gear rack meshing transmission model is verified by motion simulation and interference experiment, and then based on Hertz theory of elastic object contact problem.The nonlinear finite element contact analysis of different meshing models of gear rack is realized, and the finite element results are compared with the theoretical results obtained by using the national standard specification algorithm.At the same time, the finite element analysis of the statics strength of the sideslip device, which is the key component of the hoisting system, is carried out, and the structure is optimized to meet the strength requirements under the maximum working conditions.On this basis, the fatigue simulation finite element analysis of UN NX is carried out.Finally, the simplified model of the hoisting system is simulated with ADAMS software, and some dynamic characteristics of the hoisting system are obtained under the same load and different lifting velocities.
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TE922
【参考文献】
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,本文编号:1716167
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