全液压自动猫道钻杆运移系统研究

【摘要】本课题来源于国土资源部深部探测技术与实验研究专项9“深部探测关键仪器装备研制与实验”（项目编号：SinoProbe-09-05）的子课题-全液压自动猫道的研制。自动猫道又称动力猫道，隶属钻机地面装备部分，是管具自动化处理系统的重要组成部件，用于钻井作业时从地面向钻台上输送钻具及从钻台将卸下的钻具下放到地面的自动化操作装置。国内陆地钻机实现钻杆、钻铤和套管从地面向钻台面输送工作采用最多的仍是传统的猫道，它主要以人力作业为主要操作模式，作业需要多人配合完成，作业人员劳动强度大、危险性高、作业效率极低、极其容易发生人身伤亡事故，根本不能满足在石油钻井的过程中频繁上下钻杆的要求。本文根据国内自动猫道出现的问题，提出全液压自动猫道的设计思路，其中钻杆运移系统是全液压自动猫道中的重要部件，其主要功能在于自动、高效的往猫道平台上输送钻杆。根据钻杆运移系统在全液压自动猫道中的作用，本文主要工作如下：第一，介绍课题来源、背景和意义，研究国内外自动猫道发展现状，本课题要面临的问题以及主要研究的内容。阐述钻杆运移系统的工作流程、主要组成部分、工作原理；对钻杆运移系统设计方案进行比对，介绍钻杆运移系统中的位置监测装置。本文以Inventor软件为设计平台建立钻杆运移系统的三维模型。第二，本文简要介绍全液压自动猫道研究技术指标，对钻杆运移系统中的关键部件进行详细的设计计算，包括液压缸推力的计算、钻杆支架液压缸内径及液压缸杆的计算、钻杆支架的强度及稳定性的校核、旋转臂曲面设计计算。第三，以钻杆运移系统三维模型为基础，运用多体动力学仿真软件ADAMS对钻杆运移系统进行运动学和动力学仿真分析，从而得到钻杆在运动过程中的质心位移、质心速度、加速度曲线以及钻杆与钻杆运移系统各部件之间的接触力曲线。第四，运用有限元软件ANSYS中的Workbench模块对钻杆运移系统关键零部件进行静力学分析，得到零部件在载荷状态下的应力分布情况，进而对液压缸杆进行稳定性分析，确定是否满足稳定性要求。
【作者】张鹏；
【导师】于萍；
【作者基本信息】吉林大学，机械工程，2014，硕士
【关键词】自动猫道；运移系统；运动学分析；有限元分析；

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