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套管油井检测仪器拖动器的设计与研究

作　者: 尚青松
导　师: 唐德威
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 水平井拖动器液压驱动运动仿真
分类号: TP216
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
下　载: 114次
引　用: 2次
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内容摘要

石油是支持国民经济发展和国防现代化的基本能源,随着社会对石油的需求逐渐增大,水平油井作为一种提高石油产量的重要途径也逐渐的发展起来。然而,在石油开采中,对水平油井的检测却十分困难,主要是因将油井检测仪器送到水平井的远端具有很大难度而造成的。油井检测仪器拖动器作为一种新兴的仪器送进技术,由于较之传统的仪器送进技术有很多的优点而迅速发展起来。但国内在这一领域的研究尚属于初始阶段,不能满足测井行业的发展需求。目前国内外的拖动器主要以轮式拖动器为主,这种拖动器采用电机驱动,外径尺寸大、耗能大、且遇到突发事故不能自动解锁。针对这种发展状况,本文提出了一种新型能够连续行走的蠕动式油井检测仪器拖动器设计方案,并对该方案进行了较深入的研究与分析。首先,提出了一种新型的采用液压驱动技术的油井检测仪器拖动器设计方案,可解决传统轮式拖动器不能自动解锁的问题,并克服了传统蠕动式管道机器人不能连续行走的缺点。在该方案的基础上,进行了详细的结构设计和相关的受力分析。其次,针对拖动器的特殊工作环境,在合理选择液压阀、电机、液压泵的基础上对拖动器的液压系统进行了设计。包括液压控制回路、液压阀块以及油箱的设计,并提出了管路的布置方案。再次,利用Pro/E软件建立了油井检测仪器拖动器的三维实体模型,并利用ADAMS软件对该拖动器进行了运动仿真,验证了该拖动器结构的合理性与可行性。最后,对拖动器的性能进行了较为深入的分析。包括拖动器在油井内的越障能力分析、效率分析、弯管通过性分析、速度分析、拖动力分析、液压系统温升分析以及油箱内滑块位移变化分析,为样机的加工提供了理论基础。本文对水平油井检测仪器拖动器进行了一些基础研究工作,更为深入的应用技术研究工作还有待于进一步的完善。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
第1章绪论  10-19
  1.1 课题背景与来源  10
  1.2 课题研究的目的和意义  10-13
    1.2.1 油井检测仪器拖动器的应用背景  10-11
    1.2.2 课题研究的意义  11-13
  1.3 油井检测仪器拖动器的国内外发展现状  13-17
    1.3.1 国外发展现状  13-16
    1.3.2 国内发展现状  16-17
  1.4 本课题的主要研究内容  17-19
第2章油井检测仪器拖动器的总体方案及结构设计  19-32
  2.1 拖动器的工作环境及技术指标  19
  2.2 拖动器的设计方案及特点  19-22
    2.2.1 拖动器的结构形式及行走原理  19-21
    2.2.2 拖动器的结构特点  21-22
  2.3 拖动器各蠕动环节运动时序的设计  22
  2.4 拖动器的结构设计  22-31
    2.4.1 拖动器整体长度的确定  23-24
    2.4.2 锁紧机构受力分析及参数的确定  24-26
    2.4.3 行走机构受力分析及参数的确定  26-27
    2.4.4 推靠机构受力分析及参数的确定  27-31
  2.5 拖动器的具体结构  31
  2.6 本章小结  31-32
第3章油井检测仪器拖动器液压系统的设计  32-50
  3.1 拖动器采用液压技术的优点  32
  3.2 拖动器液压系统的工作原理  32-34
  3.3 电机及液压泵的选取  34
  3.4 液压缸参数的确定  34-35
    3.4.1 推靠液压缸参数的确定  34-35
    3.4.2 行走液压缸参数的确定  35
  3.5 液压控制阀的选择和阀块的设计  35-40
    3.5.1 螺纹式插装阀的应用优势  35-36
    3.5.2 螺纹插装阀阀块的设计  36-40
  3.6 液压阀及阀块在拖动器内部的安装布置  40-41
  3.7 液压系统油箱的设计  41-45
    3.7.1 油箱设计方案的确定  41-42
    3.7.2 油箱主要参数的确定  42-43
    3.7.3 油箱的耐高温及散热  43
    3.7.4 油箱的耐高压措施及相关参数的确定  43-45
  3.8 油管参数的确定及在拖动器内的布置  45-49
    3.8.1 油管参数的确定  45-47
    3.8.2 油管的布置  47-49
  3.9 本章小结  49-50
第4章油井检测仪器拖动器三维建模及仿真  50-59
  4.1 拖动器的三维实体建模  50-52
    4.1.1 拖动器锁紧机构的三维建模  50-51
    4.1.2 拖动器推靠机构的三维建模  51-52
    4.1.3 拖动器行走机构的三维建模  52
    4.1.4 拖动器整体三维装配图  52
  4.2 拖动器运动学仿真  52-58
    4.2.1 仿真模型中约束副的添加  54-56
    4.2.2 仿真结果分析  56-58
  4.3 本章小结  58-59
第5章油井检测仪器拖动器的性能分析  59-68
  5.1 拖动器越障能力分析  59-61
    5.1.1 拖动器越过凸台的能力分析  59-60
    5.1.2 拖动器跨越凹陷的能力分析  60-61
  5.2 拖动器弯管通过性的分析  61
  5.3 拖动器的效率分析  61-63
  5.4 拖动器的速度及拖动力分析  63-65
    5.4.1 拖动器的速度分析  64
    5.4.2 拖动器的拖动力分析  64-65
  5.5 拖动器液压系统温升分析  65-67
  5.6 油箱滑动密封端滑块的位移变化分析  67
  5.7 本章小结  67-68
结论  68-69
参考文献  69-73
附录1 油井检测仪器拖动器二维总装图  73-74
攻读学位期间发表的学术论文  74-76
致谢  76

套管油井检测仪器拖动器的设计与研究

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