多工艺岩心（样）钻机钻进系统的设计与应用

发布时间：2017-04-05 01:07

  本文关键词：多工艺岩心（样）钻机钻进系统的设计与应用，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：金刚石绳索取心技术和空气反循环连续取样技术是当前国内外使用最多的通过取心或取样的方式获取地下实物资料的两种主导钻探工艺。针对不同的钻探目的、地质条件、钻进深度及地理区域等因素,两种工艺方法都有其不同的装备体系和使用范围,其装备体系在钻进能力、施工效率、风险控制、工艺适应性等方面也存在各自的局限性。多工艺钻进是结合两种钻进工艺的优势,对同一机台通过方便快捷的配套设备更换以实现两种及以上工艺的钻探方法。钻进系统是钻探设备配套体系的核心组成部分,多工艺钻进系统应能够同时满足金刚石绳索取心和空气反循环取样两种钻探方法的工艺需求。文章通过对两种主导工艺碎岩机理、工况需求及配套设备的分析对比,确定了能够通过机械换档和液压调速实现不同钻探工艺需求的钻进系统(包括回转系统、给进系统和提升系统)设计和配置方案,并利用三维建模软件Creo进行钻进系统的仿真设计;利用基于Creo\Simulate的有限元分析结构模块,对钻进系统的核心零部件进行必要的有限元静态分析和模态分析,校核主要零部件的强度和刚度,并通过模态分析确定相关部件的固有频率和相对应的振型,进而为系统的振动故障诊断和预测、结构的动力特性分析及优化等提供参考依据;通过对样机的多工艺设备配套,验证多工艺钻进系统的适用性和便捷性,并对试验数据进行整理分析,得出相关试验结论。基于对此钻进系统的设计与分析,研制了国内首套适用于地质小口径中浅孔勘探领域的多工艺钻机,可在满足地质要求的前提下,合理利用不同的钻进工艺和设备体系,以提高钻探效率,降低劳动强度,减小总体成本,并对促进国内多工艺钻探工艺和设备的研制以及发展和应用起到积极的作用。
【关键词】：多工艺 钻进系统 有限元分析 体系配套 生产试验
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P634.31
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-27
• 1.1 研究背景11-17
• 1.1.1 多工艺效率高11-13
• 1.1.2 地勘工作转型13-15
• 1.1.3 技术装备升级15-17
• 1.2 国内外研究现状17-24
• 1.2.1 国外多工艺钻机17-21
• 1.2.2 国内岩心（样）钻机21-24
• 1.3 研究内容与目的意义24-25
• 1.3.1 研究内容24-25
• 1.3.2 研究目的25
• 1.3.3 研究意义25
• 1.4 技术路线25-27
• 第2章 工艺适应性分析27-48
• 2.1 金刚石绳索取心27-36
• 2.1.1 碎岩机理27-28
• 2.1.2 工艺需求28-31
• 2.1.3 配套设备31-35
• 2.1.4 循环系统35-36
• 2.2 空气反循环取样36-46
• 2.2.1 碎岩机理36
• 2.2.2 工艺需求36-40
• 2.2.3 配套设备40-45
• 2.2.4 循环系统45-46
• 2.3 多工艺取心（样）46-47
• 2.4 本章小结47-48
• 第3章 钻进系统的设计48-70
• 3.1 总体方案48-52
• 3.1.1 设计要求49-50
• 3.1.2 工艺参数确定50-51
• 3.1.3 多工艺的实现51-52
• 3.2 回转系统设计52-61
• 3.2.1 方案选择52-53
• 3.2.2 参数计算53-59
• 3.2.3 结构设计59
• 3.2.4 液压回路设计59-61
• 3.3 给进系统设计61-66
• 3.3.1 方案选择61-62
• 3.3.2 参数计算62-63
• 3.3.3 结构设计63-64
• 3.3.4 液压回路设计64-66
• 3.4 主绞车提升系统设计66-69
• 3.4.1 技术参数66-67
• 3.4.2 绞车特点67
• 3.4.3 液压回路设计67-69
• 3.5 本章小结69-70
• 第4章 钻进系统结构分析70-84
• 4.1 有限元分析概述70
• 4.2 Creo Simulate模块简介70-71
• 4.3 有限元静态分析71-78
• 4.3.1 动力头主轴72-74
• 4.3.2 动力头箱体74-75
• 4.3.3 桅杆75-78
• 4.4 有限元模态分析78-82
• 4.4.1 有限元模态分析理论79-80
• 4.4.2 有限元模型的建立80-81
• 4.4.3 模态分析结果81-82
• 4.5 本章小结82-84
• 第5章 体系配套与生产试验84-91
• 5.1 多工艺体系配套84-85
• 5.1.1 金刚石绳索取心84-85
• 5.1.2 空气反循环取样85
• 5.2 试验概述85-87
• 5.2.1 厂内试验85-87
• 5.2.2 施工试验87
• 5.3 钻遇问题87-88
• 5.4 试验分析88-89
• 5.5 试验结论89-90
• 5.6 本章小结90-91
• 第6章 结论与展望91-93
• 6.1 结论91-92
• 6.2 展望92-93
• 致谢93-94
• 参考文献94-97

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