页岩气取心机器人液压马达的设计与仿真分析
发布时间：2021-12-18 22:25
页岩气取心机器人（全称页岩气长水平段旋转式井壁取心机器人）是针对川渝地区页岩气长水平段取心困难问题而研发设计的一种新型特种勘探机器人。液压马达作为页岩气取心机器人钻头的直接驱动装置,其性能的优劣决定了整个页岩气取心机器人能否正常完成井下取心任务。因此,本文在选用三齿轮液压马达的基础上对其进行改进性设计,使其能够在页岩气井下高温、高压、高腐蚀环境中稳定、可靠地驱动大直径取心钻头工作。大直径高品质岩心的获得有利于提升实验室岩心样品分析测试的精确性,为川渝地域页岩气储层评估提供更加详尽的地质数据。首先分析了常规旋转式井壁取心仪用液压马达的国内外研究现状,为页岩气取心马达的设计提供参考依据和目标方向,然后以小体积、大扭矩、长寿命、高可靠性为设计的切入点,完成了取心马达系统设计与建模、多刚体系统仿真计算、三维流场动力学分析、关键零部件装配体的有限元分析等工作任务。依据取心马达整体取心工作原理、取心钻头破岩机理及页岩气井下具体环境明确了钻压、转速、扭矩、折心力等工况参数和高温油型号,接着介绍了取心马达的具体结构并分析其工作原理和自身特性,在此基础上对其关键零部件进行了结构设计及校核,最后使用Sol...
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
页岩气取心机器人三维模型图
页岩气取心机器人液压马达的设计与仿真分析6图1.2ERSC-Ⅱ旋转式井壁取心仪液压马达Fig.1.2ERSC-Ⅱrotarysidewallcoringinstrumenthydraulicmotor表1.3国内液压马达技术性能指标Tab.1.3Technicalperformanceindexofdomestichydraulicmotor型号钻取岩心直径/（mm）钻取岩心长度/（mm）一次钻取岩心数量/（颗）耐温/（℃）FCT-223.84530177SRCT6701255026175SRCT6702255060175SRCT6703386560175ERSC-Ⅱ255026175MRCT38.17030或80177国内的工程技术人员，针对常规旋转式井壁取心仪液压马达也进行了一定的研究：2007年唐德威等人首次提出将多齿轮马达应用于常规旋转式井壁取心仪，并证明了相同体积下其性能要优于普通齿轮马达，但是并未针对井下特殊环境对其进行深入设计和研究[16]；2009年尚锁贵等人指出取心过程中因井下复杂地质条件（井眼不规则、岩石胶结不均匀等情况）容易出现液压马达卡钻现象，导致无法取出岩心，严重时取心钻头可能会断裂在地层中[17]；2010年黄玉科等人指出在井下高温环境中FCT型取心仪液压马达动密封处有钻井液微量渗入，并结合使用经验为其液压系统制定不同井深下的高温齿轮油型号[18]；2010年吴少威等人指出FCT-2型取心仪在高温高压环境下液压马达容易烧坏、密封性差，其液压马达与Schlumberger的相比体积过大，不合理的钻进参数，会严重影响液压马达的取心效率，建议加大液压马达改进科研力度，力争体积尽可能缩小[19]；2011年，田志宾提出了一种取心仪用高温液压马达并对其主要结构、工作原理、关键参数计算等性能特点进行了简要介绍[20]；2014年王爱新等人指出根据井深岩层的不同，必须要调整液压马达的钻压和扭矩及依据井底温度
取心马
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷下海洋石油平台直升机场结构安全性计算分析[J]. 张士超. 船海工程. 2019(06)
[2]国内外大直径岩心旋转井壁取心技术现状及发展趋势[J]. 田志宾,冯永仁,魏赞庆,刘铁民,刘力平. 国外测井技术. 2019(05)
[3]国内外大直径岩心旋转井壁取心技术现状及发展趋势[J]. 田志宾,冯永仁,魏赞庆,刘铁民,刘力平. 国外测井技术. 2019 (05)
[4]四川盆地长宁页岩气井生产特征及开采方式[J]. 商绍芬,严鸿,吴建,蒋骏飞. 天然气勘探与开发. 2018(04)
[5]四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探进展、挑战与前景[J]. 董大忠,施振生,管全中,蒋珊,张梦琪,张晨晨,王书彦,孙莎莎,于荣泽,刘德勋,彭平,王世谦. 天然气工业. 2018(04)
[6]四川盆地涪陵页岩气田3种典型页岩气保存类型[J]. 舒逸,陆永潮,包汉勇,王超,刘占红. 天然气工业. 2018(03)
[7]层状含水页岩的抗拉强度特性试验研究[J]. 腾俊洋,唐建新,张闯. 岩土力学. 2018(04)
[8]折叠翼缓冲装置参数确定分析[J]. 李玉亮,付凡. 教练机. 2017(01)
[9]用于星球表面岩石采样的超声波钻进取心器[J]. 全齐全,李贺,邓宗全,王鑫剑,姜生元. 中南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[10]新型旋转井壁取心仪在大庆油田的应用[J]. 陆敬武,曹扬,杨帆,贾鑫,王莹. 测井技术. 2016(06)
博士论文
[1]高温条件下金刚石钻头钻进实验研究[D]. 吴海东.吉林大学 2017
[2]基于虚拟样机的摩托车多体系统行驶动态特性分析[D]. 孙立星.天津大学 2012
硕士论文
[1]输出轴力平衡型多输入齿轮马达的研究[D]. 刘峰.燕山大学 2016
[2]基于虚拟样机技术的铸造起重机动力学仿真研究[D]. 张旭.北京工业大学 2016
[3]变排量齿轮式机油泵动力学特性研究[D]. 刘许兵.上海工程技术大学 2016
[4]低脉动内啮合变量齿轮马达的理论研究[D]. 张彬.安徽理工大学 2012
[5]灯泡贯流式水轮机三维全流道流体动力学分析[D]. 闵广鹤.东北大学 2012
[6]基于ADAMS和SolidWorks的印刷机凸轮传动系统的性能分析与优化设计[D]. 相立峰.南京信息工程大学 2011
[7]双联复合齿轮泵的设计与研究[D]. 王慧敏.哈尔滨工业大学 2010
[8]轴向柱塞泵动力特性及配流盘内流场特性研究[D]. 娄磊.兰州理工大学 2010
[9]模拟取芯钻进工艺实验平台的设计与研究[D]. 杨新洲.华中科技大学 2009
[10]3-3UPS1S并联机器人运动学分析与仿真[D]. 张宏涛.江南大学 2008
本文编号：3543273
【文章来源】：西华大学四川省
【文章页数】：118 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
页岩气取心机器人三维模型图
页岩气取心机器人液压马达的设计与仿真分析6图1.2ERSC-Ⅱ旋转式井壁取心仪液压马达Fig.1.2ERSC-Ⅱrotarysidewallcoringinstrumenthydraulicmotor表1.3国内液压马达技术性能指标Tab.1.3Technicalperformanceindexofdomestichydraulicmotor型号钻取岩心直径/（mm）钻取岩心长度/（mm）一次钻取岩心数量/（颗）耐温/（℃）FCT-223.84530177SRCT6701255026175SRCT6702255060175SRCT6703386560175ERSC-Ⅱ255026175MRCT38.17030或80177国内的工程技术人员，针对常规旋转式井壁取心仪液压马达也进行了一定的研究：2007年唐德威等人首次提出将多齿轮马达应用于常规旋转式井壁取心仪，并证明了相同体积下其性能要优于普通齿轮马达，但是并未针对井下特殊环境对其进行深入设计和研究[16]；2009年尚锁贵等人指出取心过程中因井下复杂地质条件（井眼不规则、岩石胶结不均匀等情况）容易出现液压马达卡钻现象，导致无法取出岩心，严重时取心钻头可能会断裂在地层中[17]；2010年黄玉科等人指出在井下高温环境中FCT型取心仪液压马达动密封处有钻井液微量渗入，并结合使用经验为其液压系统制定不同井深下的高温齿轮油型号[18]；2010年吴少威等人指出FCT-2型取心仪在高温高压环境下液压马达容易烧坏、密封性差，其液压马达与Schlumberger的相比体积过大，不合理的钻进参数，会严重影响液压马达的取心效率，建议加大液压马达改进科研力度，力争体积尽可能缩小[19]；2011年，田志宾提出了一种取心仪用高温液压马达并对其主要结构、工作原理、关键参数计算等性能特点进行了简要介绍[20]；2014年王爱新等人指出根据井深岩层的不同，必须要调整液压马达的钻压和扭矩及依据井底温度
取心马
【参考文献】：
期刊论文
[1]冲击载荷下海洋石油平台直升机场结构安全性计算分析[J]. 张士超. 船海工程. 2019(06)
[2]国内外大直径岩心旋转井壁取心技术现状及发展趋势[J]. 田志宾,冯永仁,魏赞庆,刘铁民,刘力平. 国外测井技术. 2019(05)
[3]国内外大直径岩心旋转井壁取心技术现状及发展趋势[J]. 田志宾,冯永仁,魏赞庆,刘铁民,刘力平. 国外测井技术. 2019 (05)
[4]四川盆地长宁页岩气井生产特征及开采方式[J]. 商绍芬,严鸿,吴建,蒋骏飞. 天然气勘探与开发. 2018(04)
[5]四川盆地五峰组—龙马溪组页岩气勘探进展、挑战与前景[J]. 董大忠,施振生,管全中,蒋珊,张梦琪,张晨晨,王书彦,孙莎莎,于荣泽,刘德勋,彭平,王世谦. 天然气工业. 2018(04)
[6]四川盆地涪陵页岩气田3种典型页岩气保存类型[J]. 舒逸,陆永潮,包汉勇,王超,刘占红. 天然气工业. 2018(03)
[7]层状含水页岩的抗拉强度特性试验研究[J]. 腾俊洋,唐建新,张闯. 岩土力学. 2018(04)
[8]折叠翼缓冲装置参数确定分析[J]. 李玉亮,付凡. 教练机. 2017(01)
[9]用于星球表面岩石采样的超声波钻进取心器[J]. 全齐全,李贺,邓宗全,王鑫剑,姜生元. 中南大学学报(自然科学版). 2016(12)
[10]新型旋转井壁取心仪在大庆油田的应用[J]. 陆敬武,曹扬,杨帆,贾鑫,王莹. 测井技术. 2016(06)
博士论文
[1]高温条件下金刚石钻头钻进实验研究[D]. 吴海东.吉林大学 2017
[2]基于虚拟样机的摩托车多体系统行驶动态特性分析[D]. 孙立星.天津大学 2012
硕士论文
[1]输出轴力平衡型多输入齿轮马达的研究[D]. 刘峰.燕山大学 2016
[2]基于虚拟样机技术的铸造起重机动力学仿真研究[D]. 张旭.北京工业大学 2016
[3]变排量齿轮式机油泵动力学特性研究[D]. 刘许兵.上海工程技术大学 2016
[4]低脉动内啮合变量齿轮马达的理论研究[D]. 张彬.安徽理工大学 2012
[5]灯泡贯流式水轮机三维全流道流体动力学分析[D]. 闵广鹤.东北大学 2012
[6]基于ADAMS和SolidWorks的印刷机凸轮传动系统的性能分析与优化设计[D]. 相立峰.南京信息工程大学 2011
[7]双联复合齿轮泵的设计与研究[D]. 王慧敏.哈尔滨工业大学 2010
[8]轴向柱塞泵动力特性及配流盘内流场特性研究[D]. 娄磊.兰州理工大学 2010
[9]模拟取芯钻进工艺实验平台的设计与研究[D]. 杨新洲.华中科技大学 2009
[10]3-3UPS1S并联机器人运动学分析与仿真[D]. 张宏涛.江南大学 2008
本文编号：3543273
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