本文關(guān)鍵詞：鉆井采煤導(dǎo)向井大變徑擴(kuò)眼鉆頭設(shè)計(jì)和力學(xué)分析

  更多相關(guān)文章： 鉆井采煤 大變徑 擴(kuò)眼鉆頭 水力攜煤 力學(xué)分析

【摘要】：我國(guó)的能源布局是“貧油、少氣、富煤”。我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量5.9萬(wàn)億噸,探明儲(chǔ)量2.3億噸,占一次能源資源總量的94.22%,而石油、天然氣不足6%,可以說(shuō)煤炭是我國(guó)最豐富的能源資源。隨著能源需要增大,深層煤炭資源的開(kāi)發(fā)時(shí)代必將到來(lái),采用鉆井技術(shù)實(shí)現(xiàn)鉆井采煤具可行性,這種采煤方法稱之為“鉆井采煤法”。該方法伴隨著鉆井過(guò)程,通過(guò)鉆頭破碎煤層,利用液體循環(huán)攜帶煤顆粒返回地面,采用地面裝備對(duì)采出的多相流體進(jìn)行分離獲得煤炭資源,分離的液體再次循環(huán)使用。本文系統(tǒng)地提出了鉆井采煤工藝的基本原理,并對(duì)鉆井采煤導(dǎo)向井工藝進(jìn)行了井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水力攜煤管道輸送參數(shù)計(jì)算。本文針對(duì)鉆井采煤的特殊工藝要求,在廣泛調(diào)研國(guó)內(nèi)外相關(guān)擴(kuò)眼鉆頭文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,分析和總結(jié)了現(xiàn)有擴(kuò)眼鉆頭的優(yōu)缺點(diǎn),設(shè)計(jì)了一種鉆井采煤導(dǎo)向井大變徑擴(kuò)眼鉆頭。該鉆井采煤導(dǎo)向井大變徑擴(kuò)眼鉆頭可以穿過(guò)215.9mm的小尺寸巖層井眼,到達(dá)煤層以后可以實(shí)現(xiàn)井下擴(kuò)徑,擴(kuò)徑后的井眼尺寸達(dá)到395mm。本文對(duì)鉆井采煤導(dǎo)向井大變徑擴(kuò)眼鉆頭進(jìn)行了詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并重點(diǎn)就擴(kuò)眼總成和鎖定總成進(jìn)行了具體地運(yùn)動(dòng)分析和力學(xué)分析,研究了本擴(kuò)眼鉆頭的工作原理和運(yùn)動(dòng)機(jī)理。對(duì)芯軸和節(jié)流嘴進(jìn)行了流體力學(xué)分析,確定了芯軸和節(jié)流嘴的內(nèi)徑,并對(duì)芯軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行了校核。其次對(duì)擴(kuò)眼鉆頭上截齒的切割阻力和軸向阻力進(jìn)行了理論計(jì)算,得到擴(kuò)眼鉆頭受到煤層的切割扭矩T=7845N·m,軸向阻力FZ=4.3t,切割功率P=123kW,上述參數(shù)均在與擴(kuò)眼鉆頭配合使用的7LZ172螺桿鉆具額定參數(shù)以內(nèi)。再次,在Abaqus軟件中建立了擴(kuò)眼總成的有限元計(jì)算模型,分析了擴(kuò)眼殼體、芯軸、擴(kuò)眼刀翼、支撐臂和銷軸的力學(xué)性能。研究了裝配環(huán)境下擴(kuò)眼殼體和芯軸整體的力學(xué)性能和變形情況,以及零件獨(dú)立環(huán)境下擴(kuò)眼殼體和芯軸下的力學(xué)性能和變形情況,研究表明芯軸結(jié)構(gòu)對(duì)擴(kuò)眼總成整體強(qiáng)度有顯著的加強(qiáng)作用。最后,在Abaqus軟件中建立了鎖定總成的有限元計(jì)算模型,分析了鋼球、芯軸、上中心管和解鎖套的力學(xué)性能。由于鋼球和各零件之間為點(diǎn)接觸,接觸應(yīng)力過(guò)大,因此對(duì)鎖定總成的局部結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。將鋼球和芯軸變?yōu)榫�接觸,對(duì)改進(jìn)的鎖定總成進(jìn)行力學(xué)分析,保證了結(jié)構(gòu)的合理性。
【關(guān)鍵詞】：鉆井采煤 大變徑 擴(kuò)眼鉆頭 水力攜煤 力學(xué)分析
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD82
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第1章 緒論8-16
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外采煤方法和設(shè)備9-10
• 1.3 深層煤開(kāi)采必要性及其難度10-12
• 1.4 鉆井采煤法的提出12
• 1.5 國(guó)內(nèi)外可變徑擴(kuò)眼工具概況12-14
• 1.6 論文的研究?jī)?nèi)容14
• 1.7 論文的技術(shù)路線14-15
• 1.8 論文的創(chuàng)新點(diǎn)15-16
• 第2章 鉆井采煤總體工藝技術(shù)方案研究16-27
• 2.1 鉆井采煤目的16
• 2.2 鉆井采煤工藝技術(shù)方案設(shè)計(jì)16-18
• 2.3 導(dǎo)向井井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)18-19
• 2.4 鉆井采煤導(dǎo)向井關(guān)鍵工具設(shè)計(jì)19-26
• 2.4.1 一種大變徑鉆井采煤鉆柱穩(wěn)定器設(shè)計(jì)19-20
• 2.4.2 一種液力可變徑扶正器設(shè)計(jì)20-21
• 2.4.3 一種柱塞式大變徑扶正器設(shè)計(jì)21-22
• 2.4.4 一種大變徑兩翼擴(kuò)眼鉆頭設(shè)計(jì)22-23
• 2.4.5 一種柱塞式大變徑隨鉆擴(kuò)眼工具設(shè)計(jì)23-24
• 2.4.6 一種撐桿式兩刀翼大變徑擴(kuò)眼工具設(shè)計(jì)24-25
• 2.4.7 一種反循環(huán)鉆井工具設(shè)計(jì)25-26
• 2.5 本章小結(jié)26-27
• 第3章 鉆井采煤水力攜煤工藝技術(shù)研究27-34
• 3.1 水力攜煤技術(shù)研究現(xiàn)狀27
• 3.2 水力攜煤管道輸送參數(shù)研究27-30
• 3.3 導(dǎo)向井采煤水力參數(shù)計(jì)算30-33
• 3.3.1 正循環(huán)鉆井工藝水力計(jì)算30-31
• 3.3.2 反循環(huán)鉆井工藝水力計(jì)算31-33
• 3.3.3 鉆井采煤導(dǎo)向井鉆速計(jì)算33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第4章 鉆井采煤導(dǎo)向井大變徑擴(kuò)眼鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-51
• 4.1 設(shè)計(jì)原則34
• 4.2 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)34-46
• 4.2.1 整體方案設(shè)計(jì)34-36
• 4.2.2 擴(kuò)眼總成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36-37
• 4.2.3 擴(kuò)眼總成機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析37-40
• 4.2.4 芯軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)40-43
• 4.2.5 鎖定總成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)43-45
• 4.2.6 變位滑套結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)45-46
• 4.3 煤層切削力學(xué)分析46-50
• 4.3.1 截齒切割阻力計(jì)算46-47
• 4.3.2 截齒軸向阻力計(jì)算47-48
• 4.3.3 擴(kuò)眼鉆頭主要?jiǎng)恿W(xué)參數(shù)計(jì)算48-50
• 4.4 本章小結(jié)50-51
• 第5章 導(dǎo)向井大變徑擴(kuò)眼鉆頭擴(kuò)眼總成有限元分析51-68
• 5.1 擴(kuò)眼總成受力分析51-53
• 5.2 擴(kuò)眼殼體和芯軸力學(xué)仿真53-62
• 5.2.1 裝配模型有限元分析54-59
• 5.2.2 擴(kuò)眼殼體有限元分析59-60
• 5.2.3 芯軸有限元分析60-62
• 5.3 擴(kuò)眼刀翼和支撐臂力學(xué)仿真62-67
• 5.3.1 擴(kuò)眼刀翼有限元分析64-65
• 5.3.2 支撐臂有限元分析65-66
• 5.3.3 銷軸有限元分析66-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第6章 導(dǎo)向井大變徑擴(kuò)眼鉆頭鎖定總成有限元分析68-77
• 6.1 鎖定總成力學(xué)仿真68-69
• 6.2 鎖定總成各部件力學(xué)分析69-71
• 6.3 改進(jìn)鎖定總成力學(xué)仿真71-73
• 6.4 改進(jìn)鎖定總成各部件力學(xué)分析73-76
• 6.5 本章小結(jié)76-77
• 第7章 結(jié)論與展望77-79
• 7.1 結(jié)論77-78
• 7.2 展望78-79
• 致謝79-80
• 參考文獻(xiàn)80-83
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果83

【相似文獻(xiàn)】

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1 ;可膨脹擴(kuò)眼鉆頭使用效率高[J];青海石油;2010年02期

2 朱邦海;;擴(kuò)眼鉆頭及其鉆具組合在杜邦1井的應(yīng)用[J];科技致富向?qū)?2011年36期

3 孫明光;;PDC擴(kuò)眼鉆頭的研制與試驗(yàn)[J];石油鉆探技術(shù);2006年03期

4 朱麗華;;適用于頁(yè)巖氣水平井鉆井的PDC Ghost擴(kuò)眼鉆頭[J];鉆采工藝;2012年06期

5 李傳武,李發(fā)東,任海軍,和昔;科鉆一井先導(dǎo)孔擴(kuò)孔技術(shù)[J];石油鉆探技術(shù);2002年05期

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1 趙勇;鉆井采煤導(dǎo)向井大變徑擴(kuò)眼鉆頭設(shè)計(jì)和力學(xué)分析[D];西南石油大學(xué);2016年

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本文編號(hào)：580573