| 摘要 | 第4-5页 |
| Abstract | 第5页 |
| 第1章 绪论 | 第9-29页 |
| 1.1 引言 | 第9页 |
| 1.2 气体钻水平井井下动力钻具的发展现状 | 第9-26页 |
| 1.2.1 气动螺杆钻具的发展现状 | 第9-16页 |
| 1.2.2 自转式空气锤的发展现状 | 第16-23页 |
| 1.2.3 气体钻水平井的相关尝试 | 第23-26页 |
| 1.3 本文研究的意义及内容 | 第26-28页 |
| 1.4 本章小结 | 第28-29页 |
| 第2章 空气锤活塞往复振动及自转机构分析 | 第29-39页 |
| 2.1 无阀式空气锤活塞往复振动机构分析 | 第29-32页 |
| 2.2 常规空气锤往复振动机构用于水平井钻井面临的困难 | 第32-33页 |
| 2.3 水平井用空气锤的自转机构分析 | 第33-38页 |
| 2.3.1 自转空气锤分类 | 第33-34页 |
| 2.3.2 几种典型自转式空气锤结构 | 第34-38页 |
| 2.4 本章小结 | 第38-39页 |
| 第3章 空气锤井底工作状态仿真软件 | 第39-61页 |
| 3.1 空气锤活塞往复振动机构计算模型 | 第39-47页 |
| 3.1.1 空气锤工作过程仿真条件的假设 | 第39-41页 |
| 3.1.2 活塞往复振动工作过程数学模型建立 | 第41-47页 |
| 3.2 冲击破岩过程应力波计算模型 | 第47-55页 |
| 3.2.1 数学模型 | 第47-53页 |
| 3.2.2 应力波迭代过程优化 | 第53-55页 |
| 3.3 气体钻井井筒内流动模型 | 第55-60页 |
| 3.3.1 气体钻井井筒及环空流动方程 | 第56-59页 |
| 3.3.2 空气锤的压降 | 第59-60页 |
| 3.4 仿真软件的编制 | 第60页 |
| 3.5 本章小结 | 第60-61页 |
| 第4章 空气锤水平钻进台架实验及模型验证 | 第61-98页 |
| 4.1 空气锤的性能测量方法设计 | 第61-67页 |
| 4.1.1 常规外部参数测量 | 第63页 |
| 4.1.2 高速摄像系统 | 第63-65页 |
| 4.1.3 应力波测量系统 | 第65-67页 |
| 4.2 多角度空气实验架设计 | 第67-71页 |
| 4.2.1 方案设计 | 第67-69页 |
| 4.2.2 具体设计 | 第69-71页 |
| 4.3 空气锤多角度钻进实验 | 第71-81页 |
| 4.3.1 工作角度对启动状态的影响 | 第72-74页 |
| 4.3.2 工作角度对工作性能的影响 | 第74-81页 |
| 4.4 仿真计算模型的计算过程 | 第81-93页 |
| 4.4.1 初始数据的输入 | 第81-83页 |
| 4.4.2 活塞运动部分计算 | 第83-88页 |
| 4.4.3 撞击后应力波部分计算 | 第88-92页 |
| 4.4.4 重复迭代过程 | 第92-93页 |
| 4.5 结果及仿真模型的验证 | 第93-97页 |
| 4.6 本章小结 | 第97-98页 |
| 第5章 水平井用空气锤活塞往复振动性能分析 | 第98-116页 |
| 5.1 空气锤的配气结构 | 第98-101页 |
| 5.1.1 空气锤的实际配气机构 | 第98-99页 |
| 5.1.2 配气机构的简化 | 第99-101页 |
| 5.2 消除死点对空气锤活塞往复振动性能的影响 | 第101-109页 |
| 5.2.1 现有的消除死点的配气结构 | 第102-105页 |
| 5.2.2 配气结构对比 | 第105-109页 |
| 5.3 井斜角变化对空气锤活塞往复振动性能的影响 | 第109-115页 |
| 5.3.1 影响机理分析 | 第109-111页 |
| 5.3.2 多参数分析 | 第111-114页 |
| 5.3.3 角度变化对后坐力的影响 | 第114-115页 |
| 5.4 本章小结 | 第115-116页 |
| 第6章 现有水平井用空气锤自转机构优选分析 | 第116-130页 |
| 6.1 空气锤自转机构结构分析 | 第116-120页 |
| 6.1.1 自转机构作用力分析 | 第117-119页 |
| 6.1.2 空气锤锤头转动阻力分析 | 第119-120页 |
| 6.2 自转机构布置优选分析 | 第120-129页 |
| 6.2.1 冲程布置式 | 第121-123页 |
| 6.2.2 回程布置式 | 第123-125页 |
| 6.2.3 回程冲击式 | 第125-127页 |
| 6.2.4 布置方式优选 | 第127-129页 |
| 6.3 本章小结 | 第129-130页 |
| 第7章 新型水平井用空气锤设计方案 | 第130-144页 |
| 7.1 启动阀设计及其对水平井用空气锤工作性能的优化 | 第130-136页 |
| 7.1.1 启动阀结构设计及启动机制 | 第130-134页 |
| 7.1.2 附加启动阀的性能优化分析 | 第134-136页 |
| 7.2 针对井斜角改变的性能优化 | 第136-137页 |
| 7.3 自转机构设计设计 | 第137-142页 |
| 7.3.1 撞击反弹引起的锤齿脱离现象分析 | 第137-139页 |
| 7.3.2 通过机械自转机构利用反弹现象的可行性分析 | 第139-140页 |
| 7.3.3 使用带中空转子的气动螺杆马达作为空气锤自转机构的分析 | 第140-142页 |
| 7.4 活塞结构设计 | 第142页 |
| 7.5 传动轴设计 | 第142页 |
| 7.6 本章小结 | 第142-144页 |
| 第8章 结论与展望 | 第144-146页 |
| 8.1 结论 | 第144-145页 |
| 8.2 论文创新点 | 第145-146页 |
| 致谢 | 第146-147页 |
| 参考文献 | 第147-157页 |
| 攻读博士学位期间发表的论文及科研成果 | 第157页 |
