為了提高在硬巖鉆進(jìn)的繩索取心鉆具工作的可靠性,從提高單動(dòng)機(jī)構(gòu)的單動(dòng)性能和懸掛機(jī)構(gòu)的工作可靠性兩方面著手,對(duì)鉆具的單動(dòng)機(jī)構(gòu)展開結(jié)構(gòu)優(yōu)化并利用ABAQUS仿真分析手段對(duì)懸掛機(jī)構(gòu)進(jìn)行模擬硬巖拔取仿真分析。結(jié)果表明:經(jīng)改進(jìn)后的鉆具單動(dòng)機(jī)構(gòu)尺寸合理,結(jié)構(gòu)更為緊湊,有利于鉆具總長的縮短,同時(shí)提高了對(duì)芯軸定心效果以及防海水腐蝕性好的特點(diǎn),滿足海底鉆機(jī)的使用工況;改進(jìn)后的懸掛機(jī)構(gòu)能夠降低在拔心過程中由于懸掛環(huán)和座環(huán)塑性變形相互咬合失效所造成的內(nèi)管總成無法順利打撈的風(fēng)險(xiǎn)。 

【文章來源】：地質(zhì)與勘探. 2020,56(01)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

H規(guī)格繩索取心鉆具總成

在硬巖鉆進(jìn)的過程中，當(dāng)回次鉆進(jìn)結(jié)束進(jìn)行拔斷巖心的鉆探步驟時(shí)鉆具中座環(huán)對(duì)懸掛環(huán)產(chǎn)生的擠壓應(yīng)力最大。在此極端工況下若懸掛環(huán)和座環(huán)發(fā)生變形失效而相互卡死則會(huì)造成內(nèi)管總成無法順利打撈，出現(xiàn)下一回次無法正常鉆進(jìn)的鉆探事故。結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)繩索取心鉆具的級(jí)配關(guān)系要求，對(duì)所設(shè)計(jì)的適用于硬巖鉆進(jìn)的H規(guī)格繩索取心鉆具的懸掛環(huán)和座環(huán)進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化并對(duì)比分析其與常規(guī)懸掛環(huán)和座環(huán)在拔心操作的極端工況條件下的受力情況。為了降低在拔取巖心時(shí)由于拔心力過大造成懸掛環(huán)外圈翹曲變形導(dǎo)致其與座環(huán)內(nèi)圈發(fā)生軸向相互咬合，從而造成內(nèi)管總成打撈失敗的風(fēng)險(xiǎn)，改進(jìn)后的懸掛機(jī)構(gòu)相比于常規(guī)懸掛機(jī)構(gòu)其懸掛環(huán)的外圈和座環(huán)的內(nèi)圈倒角均增大至1×45°，以期改善接觸面積之間的應(yīng)力分布狀態(tài)，延長關(guān)鍵零部件的使用壽命及可靠性。此外，改進(jìn)后的座環(huán)相比于常規(guī)座環(huán)其內(nèi)圈上下邊緣處均有車臺(tái)階以期增大座環(huán)內(nèi)圈上部的徑向空間，以期在懸掛環(huán)與座環(huán)發(fā)生過度咬合出現(xiàn)塑性變形時(shí)提高內(nèi)管總成的打撈成功率。改進(jìn)懸掛機(jī)構(gòu)與常規(guī)懸掛機(jī)構(gòu)對(duì)比圖如圖2、圖3所示。圖3 常規(guī)懸掛機(jī)構(gòu)剖面示意圖

常規(guī)懸掛機(jī)構(gòu)剖面示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
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