重庆科技学院07级 开题报告.docx
《重庆科技学院07级 开题报告.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《重庆科技学院07级 开题报告.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
重庆科技学院07级开题报告
重庆科技学院
毕业设计（论文）开题报告
题目保温保压取芯工具改进设计及取心过程仿真
院（系）机械与动力工程学院
专业班级机械设计制造及自动化2007级
学生姓名王朝学号2007440537
指导教师魏昌祥
2011年3月11日
开题报告填写要求
1.开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。
此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作开始后2周内完成，经指导教师签署意见及教研室审查后生效。
2.开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网址上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见。
3.学生查阅资料的参考文献理工类不得少于10篇，其它不少于12篇（不包括辞典、手册）。
4.“本课题的目的及意义，国内外研究现状分析”至少1000字，其余内容至少1000字。
毕业设计（论文）开题报告
1.本课题的目的及意义，国内外研究现状分析
1）本课题目的及意义
钻探是地质勘测的重要工作方法，是取得地下岩层资料的最主要手段。
许多地质勘测项目中，钻探工作占用大量的人力物力和财力，它的质量和效率直接影响到地质报告的质量和勘探成本。
取心工具是油田钻井作业中广泛使用的与钻杆相连用于从井内提取岩心的一种工具。
在地质勘探中，需要使用取芯钻头钻去岩心。
传统的取芯钻头制作工艺一般是在管型钻头体上向前焊接硬质合金整体钻，这样制成的取芯钻头由于钻齿裸露在外，在钻探时受到扭力和冲击作用，钻齿容易折断同时钻齿大部分埋入钻体，硬质合金未得到充分利用。
在辽河工程技术研究院，取心技术实力雄厚，取心工具开发研制专业化强。
开发研究出了玻璃钢取心，松软地层保型取心，密闭取心，保压密闭取心，定向取心，随钻取心，大斜度井和水平井取心，中长筒取心等8大特色技术系列，并研制出与之相应的配套工具。
取心工具仍有较大的发展空间，对于天然气水合物气藏取心，冰晶结构冷冻储层不是单一的活塞板取心，保压取心和恒温取心技术的特殊性应做研究；还得研制出多功能的取心工具。
综合多方面的技术优势，才能攻取此方面的技术制高点。
因此不断改进，完善取芯钻头的设计与思想概念有着积极的意义。
2）保温保压取芯钻头国内外研究现状分析
随着社会的发展，我国的各行各业发展迅猛。
国际油价两年来首次站上100美元/桶，令下游行业深感压力，但对石油装备企业来说，却是难得的发展机遇。
石油装备业增长率将达15%，取芯钻头的需求量和产品质量更是增长迅猛。
钻头的发展趋势，已由早期的单纯追求钻头寿命，忽视钻头高效的现象，转为现在对取芯钻探首先的要求是高效，在钻速高的前提下降低钻头消耗，即大幅度地提高钻探效率和节约钻探成本，那种单纯的长寿低效钻头已不再受钻探现场的欢迎，追求的目标就是高效、稳定、低耗，这种优质取芯钻头价格较高，但其钻速高，取芯效率高，单位成本较低，这就是高品质钻头。
那种低价竞争，低水平循环的时代已经过去，提高技术门槛，强调技术创新摆脱过去的陈旧技术路线，走出一条自主研发、创新的道路，已展现在我们面前，让我们的钻头技术经济指标尽快赶上或超过国际水平。
目前钻头的发展态势很好，2009年钻探总工作量达1720．5万ITI，其中金刚石钻探工作量估计占有很大一部分，估计需金刚石钻头4O万只，扩孑器2O万只，需耗资近3亿元人民币，说明钻头需求量是很大的，发展空间亦是很大的。
低耗：
即降低钻头磨损速度节省资金，钻头和扩孔器寿命如能延长一倍，钻头和扩孔器的成本消耗可节约1．5亿元。
高效：
如果钻头钻速提高30％，粗略估计可节省25．8亿元。
估计年钻探工作量1720万In的钻探成本为86亿元，提速30％后工期缩短可节约25．8亿元。
高效低耗意味着钻速高工期短，钻头在孑L内工作寿命长可减少提下钻的时间，提高台月效率，同时降低油耗、降低钢丝绳的磨损，钻杆丝扣的磨损，提下钻次数少、减少孔壁抽吸坍塌，保证安全钻进减少事故时间，减轻工人的体力劳动。
随着钻探工作量的回升近年来深孑L钻探也十分兴旺，超千米的有数百口，2000In以上的深孔也有一大批，如河北、山东、安徽、辽宁，正纷纷打破国内岩心钻探深孔纪录，目前已达2500余米，特别是汶川地震科学四号孔设计深度计划3000m。
深孔钻探将对金刚石钻头提出更高的要求——高效、低耗。
近年来，国外许多钻头公司相继开发出许多取芯钻头新技术ShearBits公司的设计技术不是建立在模拟基础上，而是建立在具体用途的基础之上。
该公司拥有一套能帮助设计工程师开发成功钻头的分析工具，其设计系统建立在对每只钻头建立三维模型的基础上，其中包括专有的切削齿布置算法，重点是理解PDC齿与岩层间的几何作用关系。
该公司的目标不是预测钻头的钻井性能，而是通过工程设计而生产出能实现所需性能的钻头设计几何形状，其中最重要的步骤是在完成初始设计和对首批钻头进行试验之后。
此时，设计人员要对钝钻头状况进行详细的评估，并以所钻地层为基础结合具体用途来开发下一只钻头，随着新型PDC齿的开发和新型钻头几何形状的生成，钻头设计技术也随之改变，以便与目标用途中的变量相吻合，这就是ShearBits公司以具体用途为基础的设计技术，开发过程中的每一阶段都着眼于钻头的井下性能而不是计算机模拟。
毕业设计（论文）开题报告
2.本课题的任务、重点内容、实现途径
1）本课题的任务要求
1、根据题目要求，撰写出开题报告；
2、根据给定的参数，进行相关的设计计算和强度校核；
3、设计一种结构简单、紧湊、能实现保温保压取心的取心工具；绘制出相关的零件图和装配图；
4、完成取心工具各零件的三维建模并完成取心工具的装配动画；
5、用动画模拟出取心工具的取心原理和取心过程；
6、编写设计报告和使用说明书；
2）本课题重点内容、实现途径
1）参考钻井各取心工具，设计出一种能实现保温保压的取心工具；
2）用3D实体技术，完成取心工具的三维结构及装配过程；用剖分方法显示取心工具的内部零件的组成，各部件相互配合和位置关系，对重点零件进行颜色标示，便于观察该工具的核心部件及其工作方式。
3）模拟取心工具的下井过程、循环钻井液的工艺过程；要求用3D实体仿真技术，模拟可燃冰取心工具结构特点，与钻头、钻柱的连接特征，及与井壁的相对尺寸关系；模拟可燃冰取心工具的下井过程、循环钻井液的工艺过程；模拟可燃冰取心工具充洗内筒，投球钻进取心的工艺过程；重点模拟可燃冰取心工具割心上提后，实现内筒中保持一定压力和温度的工作原理。
模拟割心完成之后，保持一定压力和温度状态下岩心的后期处理工艺。
毕业设计（论文）开题报告
3.预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施
1）预计可能遇到的困难
（1）设计图形成型
在取芯钻头完成设计后要进行3D模型建立，如何在三维的空间里表现出设计的取芯钻头，如何形成立体的图像是可能遇到的问题。
（2）如何改进设计
如今石油现场有众多保温包压取芯钻头的存在，它们的设计理念很接近钻井现场需要，因此如何能在此基础上改良设计，使其能更高效更廉价。
这是整个过程一直需要谨记的问题所在。
（3）动画模拟
在设计完成后，需要用动画模拟出取芯过程。
这个需要动画模拟相关的知识，动画设计是之前没有学习过的知识领域，需要重新学习然后设计出相关作品。
2）解决问题的方法和措施
（1）在图形设计时，一定要认真设计好图形尺寸，牢记尺寸。
在设计前，学习CATIA和CAD图形设计软件。
在之前有CAD的基础上，进一步的学习高级技巧。
在3D设计时可以到图书馆学习相关教程或报考培训班学习3D设计。
对不清楚的问题，可以咨询导师。
（2）在设计过程中，一定要查阅取芯钻头相关的文献论文，了解国内外最新的信息，师夷长技以制夷，取长补短，找出现阶段取芯钻头的最新设计理念，取芯钻头的优势所在，了解石油勘探现场对取芯钻头的最新要求。
这样才能得到最新改善后的取芯钻头。
（3）在完成图形设计后，需要仔细研究取芯过程，在脑海中形成取芯的过程。
动画模拟的软件，可以借图书馆的参考书籍自学，或者参加培训班和老师探讨。
毕业设计（论文）开题报告
4.完成本课题所需工作条件（如工具书、计算机、实验、调研等）及解决办法
1）工作条件
1）工具书
1、《石油钻采机械概论》李继志编；
2、《机械设计手册》第二版机械工业出版社；
3、《钻井取心工具》
4、《特殊取心工具》中华人民共和国石油天然气行业SY/T5414-2002
（2）软件
CAD图形设计软件。
CATIA绘图软件。
Flash动画设计软件
（3）硬件
计算机
取芯钻头模型
相关硬件设备及元器件
2）解决办法
（1）工具书可以通过学校图书馆和网上资源获得。
（2）计算机和相关硬件设备由自己电脑或老师提供。
3）参考文献
[1]申守庆.国外钻头新技术综述[J].江汉石油科技.（2002年12卷1期）
[2]邓新德.绳索取芯钻头的选用[J].科技创新导报（2008年13期）
[3]新型地质钻头[J]发明与创新（2003年8期）
[4]申守庆.国外钻头公司隆重推出贴近需求的新品
（二）[J]（2009年5期）
[5]侯庆勇.国外钻头新技术[J].（2006年34卷4期）
[6]杨洋,杨凯华,刘祖建,周天盛.硬岩深孔大口径取芯钻进的钻头研究[J].（2009年21卷3期）
[7]孟凯,王文韬,杨放仁.筒式取芯钻头”在水泥土复合地基钻孔灌注桩施工中的应用和研究[J].（2010年9期）
[8]杨道合,段隆臣.石油取芯钻头石墨模具在热压过程中的受力状况分析[J].（2009年5期）
[9]高汝磊,祝瑞连.人造金刚石聚晶取芯钻头真空钎焊与表面硬化工艺研究[J].（1992年21卷6期）
[10]赵尔信,徐省盘.反循环连续取芯钻头的设计[J].（1992年14卷2期）
[11]袁理生,李立权.环氧胶粘剂在取芯钻头上的应用[J].（1992年1卷2期）
[12]朱海红,唐霞辉.金刚石取芯钻头的激光焊接[J].（1999年23卷4期）
[13]《机械制图》（第五版）何铭新编2004.1
[14]《机械设计标准应用手册》，江挹主编，2005.1
[15]《机械设计禁忌500例》，吴宗泽主编，2006.6
[16]《机械设计方法学》，廖林清主编，2005.1
[17]《机械设计手册》，方文中编著，1993.10
[18]《机械结构设计准则及实例》，杨文彬著，2003.6
[19]《材料力学》，刘鸿文主编，2004.1
[20]《机构创新原理》，曲继方著，2007.9
[21]《机构和机械零件部件优化设计》，王文博主编，2007.6
毕业设计（论文）开题报告
5.进度计划（或工作方案分析）
第1—3周查找资料、专业译文
第2—4周开题报告
第5—5周相关的设计计算
第6—9周取心工具结构设计
第8—11周绘制装配图和零件图
第10—13周完成各零件的三维建模和装配动画
第13—16周制作取心原理和取心过程动画
第6—16周设计说明书
第16—17周答辩准备及答辩
毕业设计（论文）开题报告
指导教师意见：
（对本课题的深度、广度及工作量的意见、对设计结果的预测，并明确是否可以开题）
指导教师（签字）
年月日
教研室审查意见：
教研室负责人（签字）
年月日
升级会员 