頁巖氣取心機(jī)器人（全稱頁巖氣長水平段旋轉(zhuǎn)式井壁取心機(jī)器人）是針對(duì)川渝地區(qū)頁巖氣長水平段取心困難問題而研發(fā)設(shè)計(jì)的一種新型特種勘探機(jī)器人。液壓馬達(dá)作為頁巖氣取心機(jī)器人鉆頭的直接驅(qū)動(dòng)裝置,其性能的優(yōu)劣決定了整個(gè)頁巖氣取心機(jī)器人能否正常完成井下取心任務(wù)。因此,本文在選用三齒輪液壓馬達(dá)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計(jì),使其能夠在頁巖氣井下高溫、高壓、高腐蝕環(huán)境中穩(wěn)定、可靠地驅(qū)動(dòng)大直徑取心鉆頭工作。大直徑高品質(zhì)巖心的獲得有利于提升實(shí)驗(yàn)室?guī)r心樣品分析測試的精確性,為川渝地域頁巖氣儲(chǔ)層評(píng)估提供更加詳盡的地質(zhì)數(shù)據(jù)。首先分析了常規(guī)旋轉(zhuǎn)式井壁取心儀用液壓馬達(dá)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,為頁巖氣取心馬達(dá)的設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)和目標(biāo)方向,然后以小體積、大扭矩、長壽命、高可靠性為設(shè)計(jì)的切入點(diǎn),完成了取心馬達(dá)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模、多剛體系統(tǒng)仿真計(jì)算、三維流場動(dòng)力學(xué)分析、關(guān)鍵零部件裝配體的有限元分析等工作任務(wù)。依據(jù)取心馬達(dá)整體取心工作原理、取心鉆頭破巖機(jī)理及頁巖氣井下具體環(huán)境明確了鉆壓、轉(zhuǎn)速、扭矩、折心力等工況參數(shù)和高溫油型號(hào),接著介紹了取心馬達(dá)的具體結(jié)構(gòu)并分析其工作原理和自身特性,在此基礎(chǔ)上對(duì)其關(guān)鍵零部件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核,最后使用Sol... 

【文章來源】：西華大學(xué)四川省

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

頁巖氣取心機(jī)器人三維模型圖

頁巖氣取心機(jī)器人液壓馬達(dá)的設(shè)計(jì)與仿真分析6圖1.2ERSC-Ⅱ旋轉(zhuǎn)式井壁取心儀液壓馬達(dá)Fig.1.2ERSC-Ⅱrotarysidewallcoringinstrumenthydraulicmotor表1.3國內(nèi)液壓馬達(dá)技術(shù)性能指標(biāo)Tab.1.3Technicalperformanceindexofdomestichydraulicmotor型號(hào)鉆取巖心直徑/（mm）鉆取巖心長度/（mm）一次鉆取巖心數(shù)量/（顆）耐溫/（℃）FCT-223.84530177SRCT6701255026175SRCT6702255060175SRCT6703386560175ERSC-Ⅱ255026175MRCT38.17030或80177國內(nèi)的工程技術(shù)人員，針對(duì)常規(guī)旋轉(zhuǎn)式井壁取心儀液壓馬達(dá)也進(jìn)行了一定的研究：2007年唐德威等人首次提出將多齒輪馬達(dá)應(yīng)用于常規(guī)旋轉(zhuǎn)式井壁取心儀，并證明了相同體積下其性能要優(yōu)于普通齒輪馬達(dá)，但是并未針對(duì)井下特殊環(huán)境對(duì)其進(jìn)行深入設(shè)計(jì)和研究[16]；2009年尚鎖貴等人指出取心過程中因井下復(fù)雜地質(zhì)條件（井眼不規(guī)則、巖石膠結(jié)不均勻等情況）容易出現(xiàn)液壓馬達(dá)卡鉆現(xiàn)象，導(dǎo)致無法取出巖心，嚴(yán)重時(shí)取心鉆頭可能會(huì)斷裂在地層中[17]；2010年黃玉科等人指出在井下高溫環(huán)境中FCT型取心儀液壓馬達(dá)動(dòng)密封處有鉆井液微量滲入，并結(jié)合使用經(jīng)驗(yàn)為其液壓系統(tǒng)制定不同井深下的高溫齒輪油型號(hào)[18]；2010年吳少威等人指出FCT-2型取心儀在高溫高壓環(huán)境下液壓馬達(dá)容易燒壞、密封性差，其液壓馬達(dá)與Schlumberger的相比體積過大，不合理的鉆進(jìn)參數(shù)，會(huì)嚴(yán)重影響液壓馬達(dá)的取心效率，建議加大液壓馬達(dá)改進(jìn)科研力度，力爭體積盡可能縮小[19]；2011年，田志賓提出了一種取心儀用高溫液壓馬達(dá)并對(duì)其主要結(jié)構(gòu)、工作原理、關(guān)鍵參數(shù)計(jì)算等性能特點(diǎn)進(jìn)行了簡要介紹[20]；2014年王愛新等人指出根據(jù)井深巖層的不同，必須要調(diào)整液壓馬達(dá)的鉆壓和扭矩及依據(jù)井底溫度

取心馬

【參考文獻(xiàn)】：
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