【摘要】：隨著人們對水平井的不斷應用和認識,水平井的經(jīng)濟效益也日益明顯,在水平井技術里,水平井爬行器隨之誕生了,作為一個非常高效的工具出現(xiàn),現(xiàn)在已經(jīng)應用在各種測井,射孔、找水中,普遍受到人們的熱烈歡迎,具有很好的發(fā)展趨勢。爬行器具有很多的優(yōu)點,它能自身攜帶動力源,不需要外界通電,而且它自身的質(zhì)量很輕,比較容易運輸,在使用的時候操作也比較容易,并且在拖動檢測儀器的時候能準確地到達檢測位置,爬行器的這些優(yōu)點使測井的成本大幅度地減少。本文通過對傳統(tǒng)爬行器的工作原理進行研究,結(jié)合動力學的基本理論,提出了設計爬行器驅(qū)動機構的一種優(yōu)化方案,對爬行器驅(qū)動機構進行了優(yōu)化設計與分析,將虛擬樣機技術應用到爬行器的研究中,主要開展了以下幾方面的研究:(1)國內(nèi)外文獻、專利調(diào)研。分析水平井爬行器的技術資料和現(xiàn)場使用情況,了解了國內(nèi)外水平井爬行器的使用現(xiàn)狀和先進技術,指出現(xiàn)有產(chǎn)品存在的不足,明確了水平井爬行器的發(fā)展趨勢。對虛擬樣機技術的特點以及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀等進行了調(diào)研、總結(jié),明確了水平井爬行器方面的應用情況。(2)建立了驅(qū)動機構的力學模型。在爬行器驅(qū)動機構的基本工作原理上,并建立了驅(qū)動機構的力學模型,求解得出調(diào)節(jié)牽引力大小的各種參數(shù),在實際的作業(yè)當中,在滿足足夠大的牽引力條件下,應該減小爬行器的彈簧力。(3)對爬行器驅(qū)動機構進行了參數(shù)化建模,通過對設計變量的優(yōu)化,得到了爬行器驅(qū)動機構各個構件能滿足目標函數(shù)的最優(yōu)值,通過綜合分析得到了爬行器尺寸的最佳組合。(4)建立了爬行器驅(qū)動機構的虛擬樣機,對虛擬樣機進行了組裝,并運用動力學理論,建立了驅(qū)動機構的運動學約束方程。通過對所建立的虛擬樣機進行動力學仿真,得到了不同驅(qū)動輪直徑和不同管道尺寸的之間的關系,并根據(jù)得到的關系,確定了爬行器驅(qū)動輪直徑的最佳尺寸。(5)利用有限元仿真軟件,對爬行器驅(qū)動輪的齒輪形狀進行優(yōu)化,得到齒輪形狀的最佳參數(shù)。本文通過對爬行器驅(qū)動機構的結(jié)構優(yōu)化,綜合分析后,得到了驅(qū)動機構的最佳尺寸,為今后爬行器結(jié)構改進與設計提供了參考。
[Abstract]:With the continuous application and understanding of horizontal wells, the economic benefits of horizontal wells are becoming more and more obvious. In horizontal well technology, horizontal well crawlers have emerged as a very efficient tool, and have been used in various kinds of logging now. Perforation, looking for water, is generally welcomed by people, with a good trend of development. The crawler has many advantages. It can carry its own power source, does not need external power, and its own quality is very light, easier to transport, and easier to operate when in use. In addition, the crawler can reach the detection position accurately when dragging the testing instrument, and the cost of logging is greatly reduced because of the advantages of the crawler. By studying the working principle of the traditional crawler and combining with the basic theory of dynamics, this paper puts forward an optimized scheme to design the crawler driving mechanism, and carries on the optimization design and analysis to the crawler drive mechanism. The virtual prototyping technology is applied to the research of crawler, which mainly includes the following aspects: (1) domestic and foreign literature, patent investigation and research. This paper analyzes the technical data and field application of horizontal well crawler, understands the present situation and advanced technology of horizontal well crawler at home and abroad, points out the shortcomings of existing products, and clarifies the development trend of horizontal well crawler. In this paper, the characteristics of virtual prototyping technology and its development status at home and abroad are investigated, and the application of horizontal crawler is clarified. (2) the mechanical model of driving mechanism is established. Based on the basic working principle of the crawler drive mechanism, the mechanical model of the drive mechanism is established, and the various parameters to adjust the traction force are obtained. In the actual operation, under the condition of satisfying the enough traction force, the mechanical model of the drive mechanism is established, and the mechanical model of the drive mechanism is established. The spring force of the crawler should be reduced. (3) the parameterized modeling of the crawler driving mechanism is carried out. Through the optimization of the design variables, the optimum value of each component of the crawler driving mechanism can meet the objective function is obtained. Through comprehensive analysis, the optimal combination of crawler size is obtained. (4) the virtual prototype of the crawler driving mechanism is established, the virtual prototype is assembled, and the kinematics constraint equation of the drive mechanism is established by using the dynamics theory. Through the dynamic simulation of the virtual prototype, the relationship between the diameter of different driving wheel and the different pipe size is obtained, and according to the obtained relationship, The optimum dimension of the diameter of the crawler drive wheel is determined. (5) the gear shape of the crawler drive wheel is optimized by using finite element simulation software, and the optimum parameters of the gear shape are obtained. By optimizing the structure of the crawler driving mechanism and synthetically analyzing, the optimum size of the drive mechanism is obtained, which provides a reference for the improvement and design of the crawler structure in the future.
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TE927

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 任曉寧;;爬行器測井安全評估數(shù)學及力學模型計算[J];石油儀器;2012年01期

2 徐建寧;李萬鐘;呂文杰;;油井管空心輕質(zhì)爬行器設計研究[J];石油礦場機械;2011年04期

3 唐宇;;井下傳送新技術(Downhole Conveyance):超強電纜和井下爬行器[J];測井技術;2011年01期

4 朱林;吳松平;;水平井測井儀器牽引爬行器的設計[J];新技術新工藝;2007年12期

5 張華光;桂捷;王亞娟;張文星;張麗娟;;壓裂爬行器研制[J];石油礦場機械;2011年07期

6 劉清友;李雨佳;任濤;包凱;;水平井爬行器驅(qū)動輪力學分析[J];鉆采工藝;2014年01期

7 楊永剛;張鐸;劉建成;劉宗杰;;水平井生產(chǎn)測井爬行器設計[J];石油儀器;2009年04期

8 羅學東;穆紅旭;陳光建;靳美成;嚴磊;孫秀梅;;Sondex爬行器[J];油氣田地面工程;2010年04期

9 劉清友;李維國;;Sondex水平井井下爬行器的研究與應用[J];石油鉆采工藝;2008年05期

10 薛正林;韓燁;胡明清;;大型儲罐罐壁爬行器研制及應用[J];石油化工設備;2006年03期

相關會議論文 前3條

1 高進偉;劉猛;李海鳳;;水平井井下自適應爬行器的研制[A];2005年石油裝備技術發(fā)展學術交流年會論文集[C];2005年

2 樸星海;趙鐵軍;鄭德權;張迪;;面向Blog的網(wǎng)絡爬行器設計與實現(xiàn)[A];中文信息處理前沿進展——中國中文信息學會二十五周年學術會議論文集[C];2006年

3 維尼拉·木沙江;吐爾洪·吾司曼;;維、哈、柯文搜索引擎中網(wǎng)頁爬行器的設計與實現(xiàn)[A];少數(shù)民族青年自然語言處理技術研究與進展——第三屆全國少數(shù)民族青年自然語言信息處理、第二屆全國多語言知識庫建設聯(lián)合學術研討會論文集[C];2010年

相關重要報紙文章 前3條

1 本報通訊員 陳薩薩;汗水澆開科技花[N];石油管道報;2008年

2 本報記者 馬玲 通訊員 費婷婷;爬行器助陣：測井“機器人”來了[N];中國石化報;2013年

3 李健飛;北方無損檢測公司第四代射線爬行器研制成功[N];中國石油報;2001年

相關碩士學位論文 前10條

1 朱向榮;磁吸附高空探傷檢測爬行器控制及超聲檢測集成系統(tǒng)[D];云南師范大學;2016年

2 彭福國;電纜爬行器結(jié)構設計與分析[D];西南石油大學;2015年

3 秦浩;水平井爬行器驅(qū)動機構結(jié)構優(yōu)化[D];西南石油大學;2017年

4 李建永;長距離輸油管線電動爬行器的研究[D];大連理工大學;2007年

5 趙欽;并行爬行器的架構與優(yōu)化策略[D];北京工業(yè)大學;2006年

6 許剛;面向特定主題及其傳播人群的網(wǎng)絡爬行器設計[D];吉林大學;2015年

7 樸星海;面向主題的網(wǎng)絡爬行器相關技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

8 郭穎為;微博網(wǎng)絡爬行器技術研究與實現(xiàn)[D];吉林大學;2013年

9 董東野;互聯(lián)網(wǎng)爬行器的研究與實現(xiàn)[D];吉林大學;2010年

10 馬榮偉;面向論壇爬行器中鏈接提取算法研究[D];昆明理工大學;2013年

，

本文編號：2140552