天然氣水合物保溫保壓繩索取心鉆具設計

【摘要】：天然氣水合物是一種在低溫和高壓條件(一般為0℃,10MPa)下形成的具有能量密度大、儲量大和分布廣等特點的新型潔凈替代能源。天然氣水合物研究以成為當代能源工業(yè)發(fā)展的又一大熱點。 天然氣水合物的取樣技術是實施其勘探與開發(fā)的關鍵性技術。本文通過研究天然氣水合物的性質,建立天然氣水合物保溫保壓繩索取心取樣方法的理論基礎,進而設計出天然氣水合物保溫保壓繩索取心鉆具樣機。 本文研究的主要內容: 1、對天然氣水合物的研究,介紹天然氣水合物的賦存的特性、分布區(qū)域、物理力學性質、溫壓特性等。2、通過對天然氣水合物的特性分析得出其對勘探的特殊要求,既在一定溫度及壓力下取心。保證巖心的完整,防止天然氣水合物的分解。3、調研國內外有關天然氣水合物保真取樣器的理論基礎、應用范圍、技術優(yōu)勢、工藝方法、關鍵技術、發(fā)展現(xiàn)狀及不足等。4、通過以上的分析研究制定總體方案,包括保溫與保壓的方法選擇、取心鉆進方法的選擇、對現(xiàn)有繩索取心鉆具的改進、需達到的設計參數(shù)、功能部件的組成、鉆具適用條件等。5、整個取心鉆具的機構設計,包括每個機構的零件及其尺寸確定。6、保溫保壓繩索鉆具關鍵部位的計算校核,包括沖擊機構的計算校核、懸掛環(huán)的計算校核、控制彈簧的計算校核、排氣閥彈簧的計算校核、取樣筒耐壓校核。7、半導體制冷過程的數(shù)值模擬,通過ANSYS有限元模擬軟件模擬在半導體制冷過程中溫度隨制冷時間的變化在巖心中的溫度分布圖。以此來指導半導體制冷元件的設計及進一步優(yōu)化。8、總結構圖,零件圖的繪制。 本文研究所取得的保溫保壓繩索取心鉆具對提高天然氣水合物取心質量有一定借鑒意義。 【關鍵詞】：天然氣水合物 保溫保壓 繩索取心
【學位授予單位】：中國地質大學（北京）
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：TE921.3
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第1章 緒論9-22
• 1.1 課題背景9-11
• 1.2 論文研究的目的及意義11-12
• 1.3 保溫保壓取樣器研究現(xiàn)狀12-20
• 1.3.1 國外研究現(xiàn)狀12-19
• 1.3.2 國內研究現(xiàn)狀19-20
• 1.4 論文研究主要內容20-22
• 第2章 天然氣水合物保溫保壓繩索取心鉆具總體設計22-32
• 2.1 取心鉆進方法的選擇22-25
• 2.1.1 鉆進方法的選擇22-23
• 2.1.2 取心方法的選擇23-25
• 2.2 天然氣水合物保溫保壓繩索鉆具結構功能與參數(shù)25-27
• 2.2.1 保溫保壓繩索取心鉆具功能要求25-26
• 2.2.2 繩索取心保溫保壓取樣器基本參數(shù)26-27
• 2.3 繩索取心保溫保壓取樣器總體結構設計與工作原理27-32
• 2.3.1 總體設計27-30
• 2.3.2 繩索保溫保壓取樣器工作原理30-32
• 第3章 保溫保壓繩索取樣器關鍵部位設計32-55
• 3.1 撈矛機構、安全脫卡、彈卡定位設計32-33
• 3.2 沖擊機構設計33-35
• 3.3 懸掛機構設計35
• 3.4 投球控制機構設計35-36
• 3.5 到位報信機構設計36-37
• 3.6 巖心堵塞報警機構設計37-38
• 3.7 單動機構與內管保護機構設計38-39
• 3.7.1 單動機構38
• 3.7.2 內管保護機構設計38-39
• 3.8 密封保壓機構設計39-46
• 3.8.1 球閥機構39-42
• 3.8.2 密封機構42-43
• 3.8.3 蓄能器43-44
• 3.8.4 壓力補償閥44-45
• 3.8.5 取樣筒設計45-46
• 3.9 保溫機構設計46-54
• 3.9.1 保溫隔熱材料46-47
• 3.9.2 半導體制冷機構47-52
• 3.9.3 單向排氣閥52-53
• 3.9.4 保溫對鉆井工藝的要求53-54
• 3.10 導正機構設計54-55
• 第4章 鉆具關鍵部位的計算校核55-72
• 4.1 重錘水阻力計算55-59
• 4.1.1 水沖擊阻力計算55-58
• 4.1.2 沖擊參數(shù)選擇58-59
• 4.2 懸掛環(huán)抗沖擊計算59-60
• 4.2.1 抗壓強度計算59
• 4.2.2 抗沖擊強度計算59-60
• 4.3 投球控制機構彈簧與內管保護機構緩沖彈簧的計算校核60-66
• 4.3.1 控制彈簧60-63
• 4.3.2 緩沖彈簧63-66
• 4.4 半導體制冷機構的計算校核66-68
• 4.5 取樣筒壓力容器的計算校核68-72
• 第5章 半導體制冷過程的數(shù)值模擬72-75
• 5.1 數(shù)值模擬的理論基礎72-73
• 5.2 數(shù)學建模及分析73-75
• 第6章 總結和建議75-78
• 6.1 總結75
• 6.2 本設計的改進點75-76
• 6.3 以后設計的改進建議76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻79-81

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