上向反井鉆機承壓鉆具運行穩(wěn)定性研究.pdf

1、上向反井鉆機是以機械破巖為基礎(chǔ)、鉆進(jìn)方向由下向上的鉆進(jìn)設(shè)備。鉆進(jìn)過程中井幫與鉆桿之間存在很大間隙，鉆桿承受軸向壓力、重力和扭力的作用，容易失去穩(wěn)定。為使上向反井鉆機鉆進(jìn)過程保持穩(wěn)定，需對上向反井鉆機承壓鉆具運行穩(wěn)定性進(jìn)行研究。
　　基于彈性力學(xué)、材料力學(xué)理論，對上向反井鉆機的鉆具進(jìn)行了受力分析，運用能量法進(jìn)行了鉆桿穩(wěn)定臨界力公式的理論推導(dǎo)，用ANSYS有限元軟件對鉆桿進(jìn)行了數(shù)值模擬，具體研究內(nèi)容及取得的成果如下:
　　對上向

2、反井鉆機“先導(dǎo)后擴(kuò)向上鉆進(jìn)”模式中導(dǎo)孔過程進(jìn)行分析，通過增加穩(wěn)定鉆桿改變鉆桿約束條件的措施，提高鉆桿穩(wěn)定性;對擴(kuò)孔過程和“導(dǎo)擴(kuò)同時向上鉆進(jìn)”模式進(jìn)行分析，針對鉆桿外徑與井幫之間存在過大間距的問題，提出在鉆桿上增設(shè)穩(wěn)定器，從而改變鉆桿的約束條件，提高鉆桿穩(wěn)定臨界力大小，增加鉆桿的穩(wěn)定性。通過對鉆桿所受約束的簡化、分析，推導(dǎo)出鉆具（包含自重）的臨界力公式，代入鉆桿的材料力學(xué)參數(shù)，求解出穩(wěn)定器的合理布設(shè)位置，設(shè)計安放在鉆桿上的穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)。根據(jù)

3、鉆桿臨界力公式，找出影響鉆桿穩(wěn)定性的因素，并分析出各因素的影響程度。通過有限元分析軟件ANSYS，建立了鉆桿模型，并對無穩(wěn)定器鉆桿進(jìn)行了模態(tài)分析。根據(jù)鉆桿不同位置的變形規(guī)律，確定穩(wěn)定器的安放位置，并與理論安放位置進(jìn)行了對比分析。
　　在鉆石礦山豎直向上的槽孔施工過程中，依據(jù)能量法原理推導(dǎo)出的結(jié)果在鉆桿上布置穩(wěn)定器，保證了上向反井鉆機在現(xiàn)場成功鉆進(jìn)，并取得了很好的效果，即在保證鉆桿穩(wěn)定的同時，有效避免了偏斜率增大。說明在鉆桿上增設(shè)穩(wěn)