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新型轻便旋转式物探钻机总体设计及动力学分析

发布时间:2018-07-04 22:00

  本文选题:轻便钻机 + 总体设计 ; 参考:《西安石油大学》2017年硕士论文


【摘要】:随着我国对油气资源需求日益增长,对油气资源前期的勘探也显的尤为重要。由于国内油气资源勘探重点和难点的黄土塬地区地质条件复杂、交通极其不便等诸多因素的制约,对前期油气的勘探带来了很大的困难。本课题主要针对这一问题,设计研究出了一套具有移动性能好、操作灵活、施工环境安全、能耗低、钻进效率高的轻便物探钻机。并通过ANSYS Workbench有限元软件对钻机的螺旋钻杆进行了有限元分析,通过钻进实验进一步验证了其工作性能,具体的内容有以下几点:1)通过对螺旋钻杆钻进土壤的研究,由升土理论和切削理论得出了螺旋钻杆的临界钻速和切削力矩,由总体设计原则和要求设计出了轻便钻机的总体结构图。2)依据理论分析计算出了轻便钻机的主要工作参数,进一步确定和设计了轻便钻机的动力装置、传动装置、钻杆和钻头以及辅助装置;其中主要对减速器进行了详细的设计计算,并设计绘制出了结构图。3)通过对轻便钻机螺旋钻杆受力简化和力学模型的建立,由Solidworks软件建立三维模型,导入到ANSYS Workbench中进行静力学和动力学分析,得出了螺旋钻杆尺寸规格变化对振动的影响规律,对实际钻进过程中预防共振有重要意义。4)用整套的轻便钻机在现场进行了钻进实验,验证了不同形状的钻头在钻进不同地质情况下的钻进效率,说明了轻便钻机的实用性。
[Abstract]:With the increasing demand for oil and gas resources in China, the Prophase exploration of oil and gas resources is particularly important. Because of the complex geological conditions and extremely inconvenient transportation in the Loess Plateau, which is the key and difficult area for oil and gas exploration in China, it brings great difficulties to the exploration of oil and gas in the early stage. Aiming at this problem, a set of portable geophysical drilling rig with good mobility, flexible operation, safe construction environment, low energy consumption and high drilling efficiency is designed and developed. And through ANSYS Workbench finite element software, the finite element analysis of spiral drill pipe of drill rig is carried out, and its working performance is further verified by drilling experiment. The concrete contents are as follows: 1) through the research on drilling soil of spiral drill pipe, The critical drilling speed and cutting torque of spiral drill pipe are obtained from soil lifting theory and cutting theory. The overall structure diagram of portable drilling rig is designed according to the general design principles and requirements. The main working parameters of portable drill are calculated based on theoretical analysis. The power device, transmission device, drill pipe, drill bit and auxiliary device of the portable drilling rig are further determined and designed, in which the detailed design and calculation of the reducer are mainly carried out. By simplifying the force and establishing the mechanical model of the helical drill pipe of portable drilling rig, the three-dimensional model is established by Solidworks software, and the static and dynamic analysis is carried out in ANSYS Workbench. The influence of the change of screw drill pipe size on vibration is obtained, which is of great significance to the prevention of resonance in the actual drilling process. (4) drilling experiments are carried out on the spot with a complete set of portable drilling rigs. The drilling efficiency of drill with different shapes under different geological conditions is verified, and the practicability of portable drilling rig is explained.
【学位授予单位】:西安石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE922

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本文编号:2097617

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