一、新型顶部驱动钻井装置用立式直流电动机的研制（论文文献综述）
程礼林[1]（2021）在《旋转导向钻井工具试验台电液控制系统的设计与研究》文中研究指明试验是检验旋转导向钻井工具性能的唯一途径。为了解决旋转导向钻井工具现场试验困难、研发周期长、试验参数采集难等问题,需要设计合理的旋转导向钻井工具试验台。本文以西安石油大学旋转导向钻井工具试验台为研究对象,设计其电液控制系统,并验证电液控制系统的可行性,主要研究内容如下:首先,设计试验台的动力系统。针对试验台的设计要求及机械结构需要实现的主要功能设计了试验台动力系统,包括试验台旋转外套驱动系统、试验台钻压模拟系统、试验台反扭矩加载系统和试验台电气控制系统等。对试验台动力系统所需元件的主要参数作了计算,并确定各主要元件型号。其次,分析试验台旋转外套驱动系统性能。建立试验台旋转外套驱动系统的数学模型,验证了该系统的稳定性。利用Matlab/Simulink对该系统进行动态仿真,仿真结果表明,在PID的控制下,该系统无负载和有随机负载干扰时均能快速响应并达到稳定状态,满足试验台旋转外套驱动系统的设计要求。然后,分析试验台钻压模拟系统性能。利用AMESim和Matlab/Simulink构建试验台钻压模拟系统的联合仿真模型,设计模糊自适应PID控制器。对钻压模拟系统的动态特性、频率响应、模拟误差等进行了仿真分析,仿真结果表明,钻压模拟系统振荡小、响应速度快、模拟误差小,满足试验台钻压模拟系统的设计要求。最后,设计试验台电液控制系统。设计电液控制系统的硬件和软件,配置所需的I/O口资源,利用STEP 7软件编写PLC控制程序。为了验证试验台电液控制系统的可行性,通过S7-200PLC仿真软件对控制程序进行仿真,从仿真结果看,试验台电液控制系统可正常启动并运行,实现了对试验台电液控制系统的精确控制。
郝海鹏[2]（2018）在《往复控制钻井液信号发生器编码过程机械特性研究》文中研究说明本文以提高随钻测量数据传速及确保数据准确上传为研究目的,对钻井液往复控制信号发生器在编码过程时,其机械特性进行了研究分析。主要包括优化设计发生器结构、研究控制系统的机械特性、建立信号发生器编码时的基本数学模型、运用仿真软件对其进行性能仿真。重新设计了推杆处的密封形式,并构思主阀阀口为多个基本形状的组合形式,建立了计算模型,求解了组合阀口的尺寸与数量参数,解决了阀口分布的不确定性。信号发生器的控制系统包括凸轮、推杆、电动机三部分。根据目标波形的压力方程反推出凸轮上的轨迹曲线,具体分析了推杆的受力,按照信号发生器编码要求选择了合适的电动机。以简化出的液压系统模型及工作原理为基础,建立了信号发生器的出入口流量方程,及主阀、溢流阀的受力方程。提出了两种不同频率及压差的压力波以进行编码,在信号发生器编程时,运用仿真软件进行了机械特性分析。
刘占鹏[3]（2015）在《4000m低温钻机系统方案设计》文中提出世界油气资源供应日趋紧张,石油勘探开发开始涉足北纬60°以上的高纬度地区。该地区蕴藏着丰富的石油资源,但是冬季漫长,气候寒冷,要求钻机工作环境温度能达到-40℃甚至更低,普通钻机难以适应,这就要求尽快研制能满足此环境温度下作业的低温钻机。低温钻机除了要具备普通钻机的基本功能外,其设备和零部件还要满足在低温环境下作业与贮存的要求。目前国内低温钻机的设计多从低温材料的研发着手,周期较长、成本较高。本文研究了低温钻机设计的影响因素:一是井场布置的选择;二是钻机结构形式的确定;三是钻机保温加热系统的设计;四是低温材料的选择。基于以上研究成果提出了适合低温环境的钻机综合解决方案,并依托项目加以应用,研制出适合低温地区使用的4000m低温钻机。
朱江龙[4]（2015）在《地质深孔电动顶驱钻进系统的研究与应用》文中指出钻进系统的工作特性决定着钻探作业的效率、安全、取心质量和经济效益。近年来,随着固体矿产资源勘探朝着深孔发展,常规的立轴式、动力头式、转盘式以及立轴转盘一体式的钻进系统均难以适应深部地质钻探取心作业的要求,在钻进能力、施工效率、风险控制、工艺适应性等方面均存在一定的局限性。本文以满足大口径深孔绳索取心工艺为目标,设计了地质深孔电动顶驱钻进系统,采用理论分析、计算机仿真和试验研究相结合的方法,对其工作特性进行系统、深入的分析和优化研究,得到了一些有价值的研究成果。根据管柱力学、摩擦学和流体力学的相关理论,针对绳索取心钻进环状间隙比较小的特点,建立了钻柱与孔壁之间的摩擦扭矩模型、钻具提升阻力模型和冲洗液循环压力模型。对钻进过程中各个阶段的力学模型进行了分析,为后续大口径深孔绳索取心作业过程中的提升、进给、旋转等动作的驱动与控制提供了参考依据。根据地质深孔钻进和取心工艺需要,在吸收石油钻井系统全面钻进工艺优点,对比分析立轴式、动力头式、转盘式和顶驱式等各种岩心钻机驱动型式特点的基础上,确定了新型地质深孔钻机采用了变频直驱顶驱系统（Direct-Drive）、主电机升降与小电机送钻一体化绞车系统的总体钻进系统技术方案。依据钻进系统整体技术方案,利用虚拟样机理论,设计了变频直驱顶驱系统的主轴、导轨、背钳承载组件、吊卡、卡盘和自动送钻及控制系统等关键部件。利用多体动力学基本理论,建立了重点承载单元的力学模型。采用CREO软件对升降与送钻系统一体化绞车的主轴、卷筒进行了动力传扭与制动传扭两种工况下的有限元分析,确定了其设计和校核的基本依据。利用ADAMS软件对顶驱与导轨耦合作用模型、顶驱摆管机构动作过程、游车提升系统力学模型进行了仿真分析。在此基础上,通过构建标准化、模块化和多样化的虚拟样机系统完成了顶驱钻进系统整机的优化设计。针对大口径的薄壁绳索取心钻杆,创新设计了爬坡式顶驱背钳、新型液压吊卡和地质深孔用自动卡盘等辅助操作设备,解决了钻进系统高位自动拧卸的难题,实现了外平绳索钻杆的有效夹持、安全提吊及自动操作。通过加载方式、通径、侧开口形式、操作方式等优化,提高了多直径规格绳索取心钻杆操作的适应性,通过动作试验提高了顶驱钻进系统辅助作业的效率、可靠性和安全性。制造出了XD35DB型顶驱钻进系统的实物样机,结合2818m深度P口径（φ122钻头）绳索取心钻探项目（CUSD-1号孔）的实施,对所设计研制的新型电动顶驱系统和大口径深孔绳索取心工艺进行实践验证。通过试验初步验证,该型钻进系统在能力、能耗、效率、智能化作业、操控等方面突破了传统地质钻进系统功能的局限性,体现出强大的钻井能力与金刚石取心钻探工艺适用性相融合的功能性,尤其在深孔预防孔内事故、防斜保垂、扭矩监控保护钻机具等方面具备优势。本文研究为新型地质钻探变频顶驱及其辅助操作系统的进一步研究和推广应用奠定了良好的基础。
田龙[5]（2013）在《1176kW立式六缸单作用钻井泵动力端的研究》文中研究表明钻井泵又称泥浆泵,是钻机的核心设备,被称为钻机的“心脏”。其在钻探过程中起着冲洗井底、携带岩屑、冷却钻头的作用。钻井泵的结构设计随着石油工业的发展进步得到不断的完善。钻井泵的传统技术也在日渐完善,但也存在若干问题有待解决,如流量压力有待稳定,易损件寿命还需提高,体积重量更需改善等。1176kW立式六缸单作用钻井泵是为适应钻井泵向着轻便、流量压力均恒和更为安全可靠的发展现状而研制和开发的一种新泵型。本文主要围绕理论恒流量、较同功率泵更为轻便的1176kW立式六缸单作用钻井泵动力端进行探索和设计,确定泵的动力端参数,在满足设计要求的前提下使性能参数的选择更为合理。本课题在满足理论恒流量和较同功率钻井泵轻便两项性能的基础上,针对1176kW立式六缸单作用钻井泵动力端开展分析与设计。首先分析了研制恒流量钻井泵的发展趋势及必要性,然后对1176kW立式六缸单作用钻井泵总体结构进行了介绍,及后续设计研究方案的制定；以立式泵的排量、功率、泵压及动力端特性参数为基础,根据本泵型的前期结构设计,计算出一种较合理的偏心分度凸轮轮廓曲线,对确定的机构进行静力学和动力学计算；经过运算确定出危险工况载荷,及钻井泵总体的设计方案和参数确定；钻井泵动力端设计总体方案确定后,利用SolidWorks软件对钻井泵的动力端零部件进行了三维建模和装配,并利用UG软件对钻井泵进行运动学仿真,以评价机构设计的合理性；再将动力端关键零部件及运动中工况载荷状况导入到Workbench软件进行力学仿真,获得了各组数据下动力端零部件的受力情况。最后,对不同数据下的运动仿真结果、力学仿真结果进行综合评价,通过对整机平衡性和圆柱偏心凸轮可靠性的分析评价,最终确定了更为满足设计要求的合理的凸轮轮廓曲线。该参数的优化设计,能为恒流量钻井泵的优化、研制提供理论参考。
赵建波[6]（2013）在《直驱顶驱用永磁同步电动机设计研究》文中研究表明顶部驱动钻井装置自问世以来，经过不断的改进，已经在陆地和海洋钻井装备中广泛应用。顶驱可从井架上部空间直接旋转钻杆钻进、实现立根钻进，可节约钻井时间20%～40%，同时顶驱还可以倒划眼起钻，边旋转边循环，可有效防止卡钻事故的发生，降低勘探开发风险，提高作业的安全性，尤其在深井、水平井、欠平衡井、大斜度井等高难度井的作业中显示出了较高的优越性。但传统顶驱驱动电机转速大多较高，需采用减速装置进行减速增扭。减速机构的存在会带来效率的降低，同时会引发润滑和密封故障。以3000米直驱顶驱为设计目标，设计一款满足3000米直驱顶驱使用要求的低速大扭矩永磁同步电动机。通过讨论分析，确定动力水龙头的结构形式和表贴式的磁路结构，计算出直驱电机相关额定参数。在分析永磁电机的基础上，完成直驱电机电磁方案的设计，确定主要尺寸、定子冲片、绕组、永磁体等的参数。针对已经设计的电磁方案进行有限元分析，得出直驱电机的相关性能参数和性能曲线。对于齿槽转矩过高的问题，应该田口法进行削弱，确定最终电机方案。在完成电机方案设计的基础上，根据顶驱工况要求进行结构设计，确定电机的总体结构形式，完成电机各部分的详细设计，并应用solidworks软件进建立直驱电机结构的三维模型。应用ANSYS有限元分析软件，对主轴和转子进行有限元分析，以保证设计的合理性。
杨帆[7]（2012）在《ZJ50D型陆地钻机钻杆自动排放系统的方案设计研究》文中指出随着全球石油行业的快速发展,在石油开采的钻、修井过程中，使用传统的人工生产方式手动进行钻杆输送和接取操作劳动强度大，安全风险高，且生产效率低下。伴随石油钻井技术朝着深井、超深井及海洋钻井的发展，钻井机械设备自动化成为了发展的必然趋势，钻杆排放系统作为钻机的重要组成部分也必将朝机械自动化方向发展。在自动化钻井生产中，钻杆自动排放系统作为钻杆输送和排放操作设备，可完成钻杆、套管等钻具的输送、排放工作，提高了石油钻井生产的效率和安全性，是现代化钻井中重要的自动化设备之一。为了提高钻、修井生产安全性，减少起下钻作业时间,提高钻井效率，实现自动化监控生产，为钻井平台自动化生产打下基础，提出了ZJ50D型钻机钻杆自动排放系统的设计方案。本文通过对目前国内外市场钻杆排放机械的研究，参考海洋钻井平台钻杆自动排放系统的结构及工作原理，对陆地钻机钻杆排放设备的结构、工作原理、进行说明。同时结合我国实际生产和研发状况，探讨ZJ50D型钻杆自动排放系统的设计方案。通过对钻杆自动排放系统的结构设计和仿真分析，确定具体的结构形式，对钻杆自动排放系统的主要部件进行了设计及计算。结构设计的主要部分包括支撑部分、回转桅杆部分和悬臂部分的设计。通过运用现代设计理论与方法，建立了钻杆自动排放系统的数学模型。用三维工程设计软件Solidworks对钻杆自动排放系统进行虚拟设计，包括各种零部件的三维建模、模拟装配及装配模型的输出等。同时使用ANSYS软件对关键零部件进行安全性和可靠性分析。另外，本文阐述了钻杆自动排放系统发展的现状，并对钻杆自动排放系统的发展方向进行展望。针对目前国内石油行业生产状况和石油设备发展现状，讨论钻杆自动排放系统国产化的发展方向。
陶涛[8]（2011）在《7000米顶部驱动钻井装置设计计算》文中研究指明随着国家对石油天然气能源需求的增加,需要勘探开发更多更复杂的油气田,由此,推动了石油钻采设备往高性能、高自动化方向发展。由于顶部驱动钻井装置（以下简称顶驱）具有钻井速度快、操作简便、可减轻工人劳动强度、安全性强的特点,并且特别有利于斜井、水平井的勘探开发工作,使得顶驱被越来越广泛应用于国内外各大钻井公司。进口顶驱的高采购成本和服务费用,使顶驱的国产化道路势在必行。根据SY/T 6726-2008石油钻机顶部驱动装置标准,参考目前顶驱的主要使用要求,本文选择钻井名义深度7000m的交流变频电驱动顶驱作为研究方向。通过对几个大品牌同类设备的详细对比,选择最优结构和设计参数。对主承载件,包括顶驱支架、吊环适配器、主轴进行三维建模,并做出有限元分析和应力分析,优化设计结构并校核强度。对整体设备,根据标准中对相关部件的规定,确定经验参数,应用力学知识和强度理论,校核部件强度,确定部件及设备尺寸。再对整体设备应用SolidWorks建立三维模型,模拟顶驱作业动作。从机械结构上,验证设计可行性。此外,为了实现高度自动化,应用液压传动系统,完成顶驱的作业动作,如平衡系统,上扣卸扣,刹车,旋转头的旋转及锁紧,背钳夹紧等。根据顶驱动作,初步确定液压系统,根据液压件原理,绘制液压原理图和液压系统图。
乔春蓉[9]（2009）在《石油钻机顶部驱动钻井装置研究》文中研究指明石油是一种战略资源,为了降低勘探和开发成本,世界各国不断地采用新技术开发石油装备。顶部驱动钻井装置是21世纪钻井三大技术装备之一,是当今钻井装备中技术含量高、制造难度大,结构复杂的机电液一体化的综合设备,己成为现代钻机的重要配置和开拓国内外石油钻井工程的必备条件。论文在分析国内外石油钻机顶部驱动装置发展、结构形式与组成的基础上,利用三维工程软件建立了顶驱装置的模型,并对其进行了如下几方面的研究:分析了顶部驱动钻井装置的作用、特点以及国内外的发展概况。分析了顶部驱动钻井装置的组成和结构,以三维工程设计软件为平台建立顶驱装置模型。顶驱装置的节能减排降耗非常重要,这里对采用调速永磁同步电动机作为驱动动力的可行性以及适用于顶驱装置的调速永磁同步电动机基本结构设计进行了探讨。对顶驱立根取送机构进行结构设计,应用多体动力学仿真软件,对取送过程进行运动学和动力学仿真分析,其结果为有限元分析提供了边界条件。对顶驱部分关键部件进行有限元分析,了解各部件在不同工况下的应力分布情况,进而为顶驱装置的改进和生产提供了理论依据和方法。论述了顶驱平衡系统的工作原理和结构,对顶驱平衡系统液压回路进行设计并通过软件对平衡系统偏载过程进行仿真,得到了平衡系统动态特性。由于顶部驱动钻井装置发展的历史不长,目前这方面的研究成果还不多,因此本文所采用的研究方法及其研究结果对进一步研制和完善新型钻井系统以及其它石油机械产品具有参考价值。
王定亚,孙娟[10]（2008）在《交流变频钻机技术现状及发展建议》文中研究指明概述了国内交流变频钻机的发展历程,可以划分为3个大的发展阶段,描述了各个阶段钻机的性能及特点。详细介绍了国内几种典型变频钻机的特点,分别是ZJ70/4500DB钻机、ZJ30/1700DBT钻机、ZJ50/3150DB（S）钻机、ZJ90/6750DB钻机、ZJ120/9000DB钻机。简单介绍了国外交流变频钻机的最新技术。最后结合我国的实际情况指出国产钻机今后发展的目标和方向,就交流变频钻机的进一步发展提出了5点建议。
二、新型顶部驱动钻井装置用立式直流电动机的研制（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、新型顶部驱动钻井装置用立式直流电动机的研制（论文提纲范文）
（1）旋转导向钻井工具试验台电液控制系统的设计与研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题背景及意义 |
| 1.1.1 课题背景 |
| 1.1.2 课题意义 |
| 1.2 钻井工具试验装置研究现状 |
| 1.2.1 国外研究现状 |
| 1.2.2 国内研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 试验台机械结构与动力系统设计 |
| 2.1 旋转导向钻井工具试验台 |
| 2.1.1 试验台功能及技术参数 |
| 2.1.2 试验系统及试验台机械结构 |
| 2.2 试验台旋转外套驱动系统设计 |
| 2.2.1 旋转外套驱动系统工作原理 |
| 2.2.2 旋转外套驱动系统主要参数计算 |
| 2.3 试验台钻压模拟系统设计 |
| 2.3.1 钻压模拟系统工作原理 |
| 2.3.2 钻压模拟系统主要参数计算 |
| 2.4 试验台反扭矩加载系统设计 |
| 2.4.1 反扭矩加载装置工作原理 |
| 2.4.2 反扭矩加载装置主要参数计算 |
| 2.5 试验台电气控制系统设计 |
| 2.5.1 旋转外套驱动系统电气控制 |
| 2.5.2 钻压模拟系统电气控制 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 试验台旋转外套驱动系统性能分析 |
| 3.1 试验台旋转外套驱动系统建模 |
| 3.1.1 比例放大器与三位四通比例阀建模 |
| 3.1.2 三位四通比例阀调控液压缸系统建模 |
| 3.1.3 变量泵调控控液压马达系统建模 |
| 3.1.4 转速传感器与输出电压数学模型 |
| 3.1.5 试验台旋转外套驱动系统数学模型 |
| 3.2 试验台旋转外套驱动系统稳定性判定 |
| 3.2.1 Bode稳定判据 |
| 3.2.2 旋转外套驱动系统稳定性判定 |
| 3.3 试验台旋转外套驱动系统动态特性 |
| 3.3.1 零负载旋转外套驱动系统时域分析 |
| 3.3.2 负载干扰对旋转外套驱动系统的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 试验台钻压模拟系统性能分析 |
| 4.1 钻压模拟系统仿真工具 |
| 4.2 基于AMESim构建钻压模拟系统仿真模型 |
| 4.2.1 先导比例溢流阀建模 |
| 4.2.2 钻压模拟缸建模 |
| 4.2.3 钻压模拟系统建模 |
| 4.3 模糊控制器的设计 |
| 4.3.1 模糊自适应PID控制器原理 |
| 4.3.2 模糊控制器设计 |
| 4.4 钻压模拟系统联合仿真模型 |
| 4.4.1 联合仿真参数配置 |
| 4.4.2 联合仿真模型设计 |
| 4.5 钻压模拟系统联合仿真分析 |
| 4.5.1 钻压模拟系统动态特性分析 |
| 4.5.2 钻压模拟系统频率响应分析 |
| 4.5.3 钻压模拟加载误差分析 |
| 4.5.4 钻压模拟缸活塞位移分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第五章 试验台电液控制系统设计 |
| 5.1 试验台电液控制系统硬件设计 |
| 5.1.1 试验台电液控制系统结构 |
| 5.1.2 试验台电液控制系统PLC资源配置 |
| 5.2 试验台电液控制系统软件设计 |
| 5.2.1 试验台电液控制系统控制流程 |
| 5.2.2 试验台电液控制系统主程序 |
| 5.2.3 旋转外套驱动系统控制程序 |
| 5.2.4 钻压模拟系统控制程序 |
| 5.3 试验台电液控制系统仿真 |
| 5.3.1 试验台旋转外套驱动系统控制程序仿真 |
| 5.3.2 试验台钻压模拟系统控制程序仿真 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间参加科研情况及获得的学术成果 |
（2）往复控制钻井液信号发生器编码过程机械特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题研究背景和意义 |
| 1.2 国内外相关技术现状 |
| 1.2.1 国内外数据传输技术现状 |
| 1.2.2 钻井液压力波发生器类型与特点 |
| 1.2.3 数据传输系统编解码方式研究进展 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第2章 信号发生器的设计改进 |
| 2.1 信号发生器基本工作原理 |
| 2.2 往复运动机构的优化设计 |
| 2.2.1 选择推杆处密封形式 |
| 2.2.2 凸轮部位轴承的选用 |
| 2.2.3 选择伺服联轴器 |
| 2.3 信号发生器主阀口形状的计算 |
| 2.3.1 往复阀结构模型 |
| 2.3.2 阀口参数化建模 |
| 2.4 算例分析 |
| 2.4.1 相关系数的影响因素分析 |
| 2.4.2 求最优解 |
| 第3章 信号发生器控制机构的机械特性研究 |
| 3.1 往复驱动机构的凸轮轨迹形状 |
| 3.2 推杆受力分析 |
| 3.2.1 推杆整体受力分析 |
| 3.2.2 推杆所承受液动力的计算 |
| 3.3 凸轮运动机构机械效率的计算 |
| 3.4 电动机的选型及其机械特性分析 |
| 3.4.1 电动机类型的确定 |
| 3.4.2 电动机负载的计算 |
| 3.4.3 电动机的选择 |
| 3.4.4 无刷电机的机械特性 |
| 第4章 信号发生器编码过程机械特性研究 |
| 4.1 建立信号发生器模型 |
| 4.2 确定阀口结构尺寸与流量系数 |
| 4.3 信号发生器的数学模型 |
| 4.3.1 升压过程放大阀开启时状态分析 |
| 4.3.2 升压过程放大阀开度最大 |
| 4.3.3 降压过程溢流阀开启阶段的状态方程 |
| 4.3.4 降压中溢流阀开度固定状态方程 |
| 4.4 仿真与计算 |
| 4.4.1 AMESim仿真分析 |
| 4.4.2 MATLAB计算分析 |
| 第5章 结论 |
| 参考文献 |
| 附录A 设计实验装置图 |
| 附录B 性能仿真部分程序 |
| 致谢 |
（3）4000m低温钻机系统方案设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 论文目的与意义 |
| 1.2 国外研究现状及发展趋势 |
| 1.3 研究内容、方法和认识 |
| 第二章 总体方案设计 |
| 2.1 主要技术参数 |
| 2.2 总体组成设计 |
| 2.3 井场布局设计 |
| 2.4 低温方案设计 |
| 第三章 起升系统与底座方案设计 |
| 3.1 钻台区低温性能设计 |
| 3.2 主要参数的确定 |
| 3.3 井架方案设计 |
| 3.4 天车方案设计 |
| 3.5 绞车方案设计 |
| 3.6 钻台底座方案设计 |
| 第四章 旋转系统与循环系统方案设计 |
| 4.1 固控区低温性能设计 |
| 4.2 顶驱方案设计 |
| 4.3 转盘方案设计 |
| 4.4 泵装置方案设计 |
| 4.5 固控系统方案设计 |
| 第五章 其他系统方案设计 |
| 5.1 动力系统方案设计 |
| 5.2 驱动动力核算 |
| 5.3 辅助设备与控制系统 |
| 5.4 其他系统低温性能设计 |
| 第六章 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（4）地质深孔电动顶驱钻进系统的研究与应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景 |
| 1.2 研究内容和研究方法 |
| 1.3 关键技术及难点 |
| 1.4 预期成果 |
| 1.5 创新点 |
| 第2章 国内外研究现状 |
| 2.1 钻机结构型式分析 |
| 2.1.1 机械立轴式岩心钻机 |
| 2.1.2 固定回转器式岩心钻机 |
| 2.1.3 动力头式岩心钻机 |
| 2.1.4 电动顶驱式岩心钻机 |
| 2.2 钻机基本传动方式分析 |
| 2.2.1 机械传动钻机 |
| 2.2.2 液压传动钻机 |
| 2.2.3 电传动钻机 |
| 第3章 深孔钻进工艺分析及方案的选择 |
| 3.1 深孔取心钻进工艺的分析 |
| 3.1.1 浅孔到深孔钻进的变化 |
| 3.1.2 深孔取心钻进的分析研究 |
| 3.2 深部钻孔工艺与设备现状之间的矛盾 |
| 3.2.1 深孔钻机施工现状 |
| 3.2.2 深孔钻机的局限性 |
| 3.2.3 深孔钻机发展趋势 |
| 3.3 钻进系统结构型式选择 |
| 3.3.1 工艺适应性对比分析 |
| 3.3.2 作业工序对比分析 |
| 3.3.3 顶驱系统的相对优势 |
| 3.4 钻进系统驱动方式的选择 |
| 3.4.1 钻进能力 |
| 3.4.2 劳动强度 |
| 3.4.3 能耗因素 |
| 3.4.4 安全因素 |
| 3.4.5 参数监控 |
| 3.5 顶驱装置驱动方式的选择 |
| 3.5.1 电液选择 |
| 3.5.2 直驱与变速顶驱 |
| 第4章 总体方案 |
| 4.1 整体结构 |
| 4.2 技术参数 |
| 4.3 部件方案 |
| 4.3.1 直驱顶驱系统 |
| 4.3.2 升降送钻一体化系统 |
| 4.3.3 打捞系统 |
| 4.3.4 钻进辅助作业系统 |
| 4.3.5 循环系统 |
| 第5章 关键部件(系统)的研究 |
| 5.1 直驱顶驱系统 |
| 5.1.1 零部件的受力布局 |
| 5.1.2 零部件的受力分析 |
| 5.1.3 机构动力学分析 |
| 5.2 提升送钻一体化系统 |
| 5.2.1 升降送钻特性分析 |
| 5.2.2 零部件力学分析 |
| 5.2.3 动力学分析及仿真 |
| 5.3 自动送钻控制系统 |
| 第6章 现场试验 |
| 6.1 试验条件 |
| 6.2 组装调试 |
| 6.3 生产试验 |
| 6.4 试验数据及分析 |
| 6.5 工艺参数变化趋势 |
| 6.6 获取岩心 |
| 6.7 实钻功效 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读博士期间研究成果 |
（5）1176kW立式六缸单作用钻井泵动力端的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 插图索引 |
| 附表索引 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景及研究的意义 |
| 1.2 国内外钻井泵研究现状 |
| 1.2.1 国内现状 |
| 1.2.2 国外现状 |
| 1.3 课题研究内容以及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 研究目标 |
| 1.3.3 技术路线 |
| 1.4 本章小结 |
| 第2章 立式六缸钻井泵设计的理论基础 |
| 2.1 立式六缸钻井泵动力端结构及工作原理 |
| 2.1.1 立式六缸泵的总体结构 |
| 2.1.2 立式六缸泵动力端结构 |
| 2.1.3 立式六缸泵的工作原理 |
| 2.2 立式六缸钻井泵主要参数介绍 |
| 2.2.1 立式六缸泵的功率及效率 |
| 2.2.2 立式六缸钻井泵的流量 |
| 2.2.3 立式六缸钻井泵的压力 |
| 2.3 立式六缸钻井泵活塞运动规律分析 |
| 2.4 立式六缸钻井泵动力端静力分析 |
| 2.4.1 立式六缸泵动力端的总体力学分析 |
| 2.4.2 活塞杆上的受力 |
| 2.4.3 圆柱凸轮旋转惯性力 |
| 2.4.4 作用在凸轮轮廓曲线的切向力 |
| 2.5 立式六缸钻井泵动力端动力分析 |
| 2.5.1 系统的动力学模型和方程的建立 |
| 2.5.2 模型主要参数的分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 1176kW立式六缸钻井泵动力端设计 |
| 3.1 1176kW立式六缸钻井泵设计的基本参数要求 |
| 3.1.1 基本性能参数 |
| 3.1.2 动力端的结构特点 |
| 3.1.3 国内外生产相近钻井泵参数对照 |
| 3.2 1176kW立式六缸钻井泵动力端设计参数确定 |
| 3.2.1 参数确定的思路 |
| 3.2.2 动力端性能参数确定 |
| 3.2.3 钻井泵冲程、冲次的确定 |
| 3.3 1176kW立式六缸钻井泵动力端总体方案的说明 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 钻井泵动力端的建模及关键零部件静力学分析 |
| 4.1 立式六缸泵动力端的建模 |
| 4.1.1 圆柱凸轮的建模 |
| 4.1.2 大小齿轮的建模 |
| 4.1.3 泵架的建模 |
| 4.1.4 滚子总成的建模 |
| 4.2 式六缸钻井泵动力端的运动仿真 |
| 4.2.1 立式六缸泵动力端装配 |
| 4.2.2 动力端运动仿真准备 |
| 4.2.3 动力端传动机构的运动仿真分析 |
| 4.3 圆柱凸轮静力学分析 |
| 4.3.1 模型导入简化与单元划分 |
| 4.3.2 危险工况确定 |
| 4.4 圆柱凸轮静力学分析结果 |
| 4.4.1 凸轮计算结果及分析 |
| 4.5 滚子介杆部件静力学分析结果 |
| 4.5.1 加载前准备及材料属性 |
| 4.5.2 工况载荷计算 |
| 4.5.3 施加载荷后的结果分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 圆柱凸轮的模态分析及瞬态动力响应分析 |
| 5.1 圆柱凸轮的模态分析 |
| 5.1.1 模态分析理论基础 |
| 5.1.2 凸轮模态分析模型建立 |
| 5.1.3 凸轮模态分析结果 |
| 5.2 圆柱凸轮的谐响应分析 |
| 5.2.1 谐响应理论分析基础 |
| 5.2.2 凸轮谐响应的动载荷设置 |
| 5.2.3 凸轮谐响应分析结果 |
| 5.3 圆柱凸轮瞬态动力响应分析 |
| 5.3.1 瞬态动力响应分析理论基础 |
| 5.3.2 凸轮瞬态动力响应分析模型建立 |
| 5.3.3 凸轮瞬态动力响应结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 结论与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文 |
（6）直驱顶驱用永磁同步电动机设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 国内发展现状 |
| 1.2.1 国内外顶驱驱动发展现状 |
| 1.2.2 永磁电机的发展现状 |
| 1.2.3 永磁同步电机的优化设计 |
| 1.3 永磁同步电机直接驱动顶驱的特点及技术优势 |
| 1.4 本文主要研究内容 |
| 第二章 直驱顶驱用永磁电机方案设计 |
| 2.1 直驱电机的设计特点 |
| 2.2 动力水龙头的结构讨论 |
| 2.2.1 直驱电机尺寸约束 |
| 2.2.2 动力水龙头的结构讨论 |
| 2.3 直驱顶驱用永磁电机的结构选择 |
| 2.3.1 永磁同步电动机的工作原理 |
| 2.3.2 直驱电机结构选择 |
| 2.4 直驱电机额定参数计算 |
| 2.4.1 电动机额定功率计算 |
| 2.4.2 转速确定 |
| 2.4.3 极数和频率的选择 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 直驱电机的电磁设计 |
| 3.1 永磁同步电动机的数学模型 |
| 3.2 直驱电机的电磁设计 |
| 3.2.1 设计内容 |
| 3.2.2 主要尺寸和气隙的选择 |
| 3.2.3 定子铁心设计 |
| 3.2.4 绕组设计 |
| 3.2.5 永磁体的设计 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 直驱电机的有限元分析 |
| 4.1 电磁场有限元基本理论 |
| 4.1.1 条件变分问题及其离散化 |
| 4.1.2 边界条件 |
| 4.2 直驱电机有限元分析 |
| 4.2.1 Ansoft 软件简介 |
| 4.2.2 Rmxprt 仿真分析 |
| 4.2.3 空载有限元分析 |
| 4.2.4 负载分有限元析 |
| 4.3 基于田口法齿槽转矩削弱 |
| 4.3.1 田口法简介 |
| 4.3.2 齿槽转矩分析 |
| 4.3.3 参数选择 |
| 4.3.4 结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 直驱电机结构设计 |
| 5.1 电机结构设计的主要内容 |
| 5.1.1 电机结构设计的内容 |
| 5.1.2 直驱电机的结构设计原则 |
| 5.2 直驱电机结构设计 |
| 5.2.1 电机总体结构形式的设计 |
| 5.2.2 电机结构设计 |
| 5.3 关键零部件有限元分析 |
| 5.3.1 主轴的有限元分析 |
| 5.3.2 转子支架分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 论文内容总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
（7）ZJ50D型陆地钻机钻杆自动排放系统的方案设计研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 钻杆排放系统研究的背景 |
| 1.2 钻杆排放系统研究的目的 |
| 1.3 研究的意义 |
| 1.4 研究内容与方法 |
| 1.4.1 课题研究内容 |
| 1.4.2 研究的方法 |
| 第2章 钻杆排放系统发展及研究现状分析 |
| 2.1 钻杆排放系统发展历史 |
| 2.2 典型钻杆排放系统结构简介 |
| 2.3 X-Y 型钻杆排放系统结构介绍 |
| 2.4 国外典型的钻杆排放系统简介 |
| 2.5 国内钻杆排放系统研发和使用现状 |
| 2.6 推动钻杆排放系统发展的因素 |
| 本章小结 |
| 第3章 ZJ50D 型钻机钻杆自动排放系统设计方案 |
| 3.1 ZJ50D 型钻机的简要介绍 |
| 3.2 钻杆排放系统总体结构布置方案设计 |
| 3.2.1 钻杆排放系统总体技术参数 |
| 3.2.2 总体结构方案 |
| 3.2.3 基本工作流程 |
| 3.3 方案对比分析 |
| 本章小结 |
| 第四章 主要零部件的结构设计 |
| 4.1 设计计算中的主要载荷 |
| 4.1.1 基本载荷 |
| 4.1.2 特殊载荷 |
| 4.2. 桅杆的结构设计 |
| 4.2.1 桅杆轴基段设计的注意事项 |
| 4.2.2 轴基段的结构计算 |
| 4.3 桅杆上下部支撑结构设计 |
| 4.3.1 底部小车的基本结构简要设计 |
| 4.3.2 顶部小车的基本结构简要设计 |
| 4.4 机械臂的总体结构设计 |
| 4.4.1 上机械臂的总体结构设计 |
| 4.4.2 下机械臂总体结构设计 |
| 4.4.3 下臂夹持机械手结构设计 |
| 本章小结 |
| 第5章 关键零部件的结构分析 |
| 5.1 分析方法和软件简介 |
| 5.1.1 ANSYS Workbench 概述 |
| 5.1.2 ANSYS Workbench 的特性 |
| 5.1.3 ANSYS Workbench 12.0 的主要工程应用模块 |
| 5.2 主要部件结构的力学分析 |
| 5.2.1 桅杆的结构分析 |
| 5.2.2 上机械臂结构分析 |
| 5.2.3 下机械臂结构分析 |
| 本章小结 |
| 第6章 结论与展望 |
| 6.1 关于 ZJ50D 型钻机钻杆自动排放系统设计的初步结论 |
| 6.2 今后工作的展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A 攻读学位期间所发表的学术论文目录 |
（8）7000米顶部驱动钻井装置设计计算（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 顶驱发展现状 |
| 1.1.1 国内顶驱发展现状 |
| 1.1.2 国外顶驱发展现状 |
| 1.2 顶驱技术的发展趋势 |
| 1.2.1 安装远程监控系统的顶驱 |
| 1.2.2 轻型电动机顶驱 |
| 1.2.3 大功率顶驱 |
| 1.2.4 取消齿轮箱的顶驱 |
| 1.3 课题背景及研究意义 |
| 1.4 课题研究内容 |
| 1.5 小结 |
| 第二章 顶部驱动钻井装置方案设计 |
| 2.1 顶驱类型 |
| 2.2 顶驱结构及设计方案 |
| 2.2.1 动力水龙头 |
| 2.2.2 管子处理装置 |
| 2.2.3 平衡系统 |
| 2.2.4 导轨与滑车 |
| 2.2.5 液压系统 |
| 第三章 7000 米顶驱设计和计算 |
| 3.1 主要设计参数 |
| 3.1.1 基本参数 |
| 3.1.2 钻井参数 |
| 3.1.3 电动机参数 |
| 3.1.4 动力水龙头参数 |
| 3.1.5 管子处理装置参数 |
| 3.1.6 液压系统参数 |
| 3.1.7 控制系统参数 |
| 3.2 电机功率计算及选型 |
| 3.2.1 钻井参数计算 |
| 3.3 动力水龙头设计计算 |
| 3.3.1 齿轮传动副的主要参数 |
| 3.3.2 齿轮疲劳强度校核计算 |
| 第四章 顶驱承载部件有限元分析 |
| 4.1 吊环适配器有限元分析 |
| 4.1.1 吊环适配器概述 |
| 4.1.2 两种吊环适配器设计方案对比 |
| 4.1.3 结论 |
| 4.2 顶驱扭矩架有限元分析 |
| 4.2.1 顶驱扭矩架概述 |
| 4.2.2 材料及其力学性能参数 |
| 4.2.3 约束和载荷 |
| 4.2.4 网格划分 |
| 4.2.5 计算结果 |
| 4.2.6 结论 |
| 4.3 动力输出轴有限元分析 |
| 4.3.1 动力输出轴概述 |
| 4.3.2 材料及其力学性能参数 |
| 4.3.3 约束和载荷 |
| 4.3.4 网格划分 |
| 4.3.5 计算结果 |
| 4.3.6 结论 |
| 4.4 本章结论 |
| 第五章 顶部驱动钻井装置液压系统 |
| 5.1 顶驱液压系统概述 |
| 5.2 液压系统性能参数 |
| 5.3 蓄能器 |
| 5.4 液压油 |
| 5.4.1 液压油的选用 |
| 5.4.2 液压油使用的注意事项 |
| 5.5 液压源 |
| 5.6 执行机构系统概述 |
| 5.6.1 平衡油缸控制回路 |
| 5.6.2 防喷器油缸控制回路 |
| 5.6.3 旋转头液压马达控制回路 |
| 5.6.4 锁紧油缸控制回路 |
| 5.6.5 盘刹油缸控制回路 |
| 5.6.6 背钳油缸控制回路 |
| 5.6.7 倾斜油缸控制回路 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的学术成果 |
| 致谢 |
（9）石油钻机顶部驱动钻井装置研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 创新点摘要 |
| 前言 |
| 第一章 顶部驱动钻井装置简介 |
| 1.1 顶部驱动钻井系统的发展概况 |
| 1.2 顶部驱动钻井装置的作用及特点 |
| 1.3 国内外顶驱钻井装置技术发展概况 |
| 1.4 本章小结 |
| 第二章 顶驱装置组成与结构分析 |
| 2.1 顶部驱动钻井系统组成 |
| 2.2 水龙头—钻井马达总成 |
| 2.3 钻杆上卸扣装置总成 |
| 2.4 导向架 |
| 2.5 控制系统 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 顶驱钻井装置的性能参数分析与设计计算 |
| 3.1 钻进过程参数与钻速的关系分析 |
| 3.1.1 钻速计算 |
| 3.1.2 钻井参数与钻速的关系 |
| 3.2 顶驱动力设计计算 |
| 3.2.1 钻具组合计算 |
| 3.2.2 最大钩载计算 |
| 3.2.3 动力和扭矩计算 |
| 3.3 顶驱装置的参数确定与结构仿真 |
| 3.3.1 顶驱装置三维建模与结构仿真 |
| 3.3.2 主要技术参数 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 顶驱装置采用的调速永磁同步电动机分析 |
| 4.1 调速永磁同步电动机概述 |
| 4.2 调速永磁同步电动机的基本结构要求 |
| 4.2.1 转子磁路结构的选择原则 |
| 4.2.2 调速永磁同步电动机的额定数据和主要性能指标 |
| 4.2.3 电机主要尺寸和额定功率及转速间的关系 |
| 4.2.4 定子冲片尺寸、气隙长度的趋稳定和定子绕组的设计 |
| 4.2.5 转子铁心的设计 |
| 4.2.6 永磁体设计 |
| 4.3 永磁同步电机主要尺寸与气隙的确定 |
| 4.3.1 定子内径D_(i1)的计算 |
| 4.3.2 电磁负荷A、B_δ |
| 4.3.3 直径与长度的关系 |
| 4.3.4 决定气隙长度 |
| 4.3.5 定子绕组与铁心的设计 |
| 4.3.6 转子磁极和磁轭尺寸的确定 |
| 4.4 调速永磁同步电动机特性校核计算 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 顶驱钻井装置钻杆取送机构的动力学建模与仿真分析 |
| 5.1 顶驱装置取送机构结构设计 |
| 5.1.1 取送机构运动状态与受力 |
| 5.1.2 油缸载荷计算 |
| 5.1.3 结构优化数学模型的建立 |
| 5.1.4 优化设计结果 |
| 5.2 顶驱装置取送机构仿真模型的建立 |
| 5.3 顶驱装置取送机构运动学仿真 |
| 5.3.1 运动学方程 |
| 5.3.2 运动学仿真分析 |
| 5.4 顶驱装置取送机构动力学仿真 |
| 5.4.1 顶驱装置动力学分析基础 |
| 5.4.2 动力学仿真分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 顶驱装置关键零部件有限元分析 |
| 6.1 有限元法在石油机械中的应用 |
| 6.2 顶驱关键零部件有限元分析 |
| 6.2.1 提环有限元分析 |
| 6.2.2 中心轴有限元分析 |
| 6.2.3 吊环有限元分析 |
| 6.3 本章小节 |
| 第七章 顶驱平衡系统液压回路动态仿真分析 |
| 7.1 顶驱装置对液压系统的要求 |
| 7.2 顶驱平衡系统液压回路分析与计算 |
| 7.2.1 平衡系统液压回路工作原理分析 |
| 7.2.2 平衡系统液压回路计算 |
| 7.3 平衡系统动态模型及AMESIM 仿真分析 |
| 7.4 本章小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 发表文章目录 |
| 致谢 |
| 详细摘要 |
四、新型顶部驱动钻井装置用立式直流电动机的研制（论文参考文献）
- [1]旋转导向钻井工具试验台电液控制系统的设计与研究[D]. 程礼林. 西安石油大学, 2021
- [2]往复控制钻井液信号发生器编码过程机械特性研究[D]. 郝海鹏. 中国石油大学(北京), 2018(01)
- [3]4000m低温钻机系统方案设计[D]. 刘占鹏. 中国石油大学(华东), 2015(06)
- [4]地质深孔电动顶驱钻进系统的研究与应用[D]. 朱江龙. 中国地质大学(北京), 2015(12)
- [5]1176kW立式六缸单作用钻井泵动力端的研究[D]. 田龙. 兰州理工大学, 2013(S1)
- [6]直驱顶驱用永磁同步电动机设计研究[D]. 赵建波. 中国石油大学（华东）, 2013(06)
- [7]ZJ50D型陆地钻机钻杆自动排放系统的方案设计研究[D]. 杨帆. 兰州理工大学, 2012(10)
- [8]7000米顶部驱动钻井装置设计计算[D]. 陶涛. 中国石油大学, 2011(11)
- [9]石油钻机顶部驱动钻井装置研究[D]. 乔春蓉. 大庆石油学院, 2009(03)
- [10]交流变频钻机技术现状及发展建议[J]. 王定亚,孙娟. 石油机械, 2008(05)