新型轻便旋转式物探钻机总体设计及动力学分析

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。

目录

声明

第一章 绪论

1.1课题研究的背景和意义

1.2轻便钻机国内外研究现状及发展趋势

1.3本文研究内容和创新点

第二章 轻便钻机的理论分析与方案设计

2.1轻便钻机设计的理论分析

2.2轻便钻机总体方案的设计

2.3本章小结

第三章 轻便钻机的总体结构设计

3.1轻便钻机主要参数的计算

3.2轻便物探钻机各个部件的设计

3.3 减速器的设计

3.4本章小结

第四章 轻便钻机的螺旋钻杆的动力学分析

4.1螺旋钻杆的受力分析

4.2螺旋钻杆的三维实体建模

4.3 螺旋钻杆的静力学分析

4.4螺旋钻杆的动力学分析

4.5 本章小结

第五章 轻便钻机的实验研究

5.1 实验方案与主要设备

5.2 试验步骤及现象

5.3 试验结果对比与分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文