基于VisualFoxPro的石油鉆機CP—300游車的模塊化設計一、課題意義及國內外研究現狀

綜述

二、課題研究目標、研究內容

和擬解決的關鍵性問題

三、擬采用的研究方法、技術

路線、實驗方案及可行性分析

四、課題的創新性一、課題意義及國內外研究現狀綜述隨著我國經濟的飛速發展，能源在經濟發展中的地位原來越重要，尤其是石油資源需求，預計2020年我國的石油消費量可能要達到5.6-6億噸以上，其中需要進口3億噸以上。作為石油資源的開采設備，石1.1、課題意義油鉆機是石油生產設備中的核心部件，直接影響著石油資源的開采，對國家的能源供應起著至關重要的作用。而提升系統又在整個石油鉆機系統中占據重要位置，其提升性能直接影響整個鉆機系統的性能。相對于日益增加的石油資源需求、不斷提高的國際石油鉆機的研發，我國的石油鉆機研發速度在很大程度上已經不能滿足自身資源開發的需求，其研發質量與國際上相比也有很大的差距。有資料顯示雖然個別單元技術也已達到國際先進水平，但整體技術水平與歐美發達國家還有較大的差距，還不具備提供成套深海高端鉆井裝備的能力。而研發周期長在很大程度上成為制約我國石油鉆機行業的發展的重要因素之一。

游車作為鉆機提升系統（提升系統包括天車、鋼索、游車、大鉤）的重要組成部件，其研究開發的速度將在一定程度上影響整個鉆機系統的研究開發速度。因此本課題的研究能在一定成程度上提高游車研究開發的速度，以滿足整個石油鉆機系統的需求，從而提高生產效率、提高國際競爭力。1.2、國內外研究現狀海上鉆井平臺一般分為坐底式鉆井平臺、自升式鉆井平臺、鉆井船、半潛式鉆井平臺、索塔式鉆井平臺、固定平臺（包括導管架式平臺、混凝土重力式平臺、深水順應塔式平臺等）、混凝土重力式平臺、張力腿式鉆井平臺。

海上可移動鉆井裝置一般包括坐底式鉆井平臺、自升式鉆井平臺、半潛式鉆井平臺、鉆井船四種。歷經半個多世紀的發展,自升式平臺已占海上主要4種可移動鉆井平臺的60%。目前我國海上鉆井多使用自升式鉆井平臺。自升式鉆井平臺主要發展如下：1、1869年美國人SamuelLewis最先申請了自升式鉆井平臺專利。1950年，世界上第一座自升式鉆井平臺“德隆1號”問世2、1954年第一座移動自升式鉆井平臺“濱海51號”建成。3、1967年建的“德萊塞1號”開始具有自定位功能。4、1969年第一座自航式平臺“水星號”(OffshoreMercury)下水。5、到1974年移動自升式鉆井平臺就能在105m的水深作業。

國內鉆井平臺的發展起步相對較晚。主要歷程有：1、1966年12月31日，中國的第一座正式海上平臺在渤海下鉆。2、1984年6月中國第一座半潛式鉆井平臺——勘探3號建成。3、2008年6月6日全球最大的座底式鉆井平臺——中海油三號座底式鉆井平臺安全抵達冀東南堡油田。4、2010年2月26日具有中國自主知識產權的“海洋石油981”正式下海。同時自升式鉆井平臺也取得了歷史性發展。1、1972年我國第一艘自升式鉆井平臺“渤海一號”投入使用。2、1983年由大連造船廠建成“渤海5號”和“渤海7號”兩艘自升式鉆井平臺。3、1998年3月建造完成，同年11月在渤西極淺海區域打成第一口工業井的“港海一號”自升式鉆井平臺填補了國內外超淺吃水自升式鉆井平臺空白，達到了國際先進水平。4、2011年11月19日中國建成的首座具有自主知識產權的自升式鉆井平臺CP-300突破了國外對自升式鉆井平臺核心技術的封鎖。二、課題研究目標、研究內容和擬解決的關鍵性問題（1）實現游車零件的三維設計、裝配檢驗，創建設計過程的人機交互界面；（2）由參數化系統生成三維零件圖；（3）建立石油鉆機游車零件系列化數據庫，建立零件的明細表；（4）對已組裝完成的裝配體進行2.1、

研究目標動力學分析，重要零件進行靜力學分析。以模塊化的思想來對游車系統進行研究，最終實現系統的設計、技術文件管理、參數化繪圖為一體的綜合型CAD系統。本課題對Pro/E二次開發后預期最終達到的理想效果結構如下圖：計算結果系統主程序零件庫用戶界面輸入驅動生成零件模型2.2、研究內容（1）綜合分析石油鉆機游車的各個部件的功能，并進行模塊的合理劃分，然后進行系列化。（2）用VisualFoxPro9.0語言以及Pro/Toolkit對Pro/E進行二次開發，建立基于此軟件的游車零件設計對話框，并在Pro/E環境下進行裝配。（3）將裝配好的游車系統導入ADMAS軟件中，構建虛擬樣機并進行動力學分析。并應用ADMAS中的ADAMS／AutoFlex模塊對導入的幾何體和ADAMS/View中生成的幾何體進行網格劃分，建立柔性體，并進行靜力學分析。

2.3、擬解決的關鍵性問題（1）解決VisualFoxPro與Pro/E數據接口問題。（2）Pro/E與ADAMS接口問題。利用MSC公司開發的專門用于與Pro/E傳遞的模塊Mesh/pro，安裝之后直接嵌入到Pro/E里面實現Pro/E和ADAMS無縫連接。（3）因為游車的滑輪、軸是規則零件，利用ADMAS中自帶的ADAMS／AutoFlex模塊對其網格劃分并分析。（4）盡可能的考慮到游車設計和制造中的各種因素，完善編程，以期建立完善的游車參數化CAD系統。預期得到的程序流程圖如下：游車選型設計計算主要結構尺寸受力分析校核零件設計滿足設計要求驅動Pro/E繪圖ADAMS仿真分析游車裝配輸出說明書輸出工程圖標準零件庫YN三、擬采用的研究方法、技術路線、試驗方案及可行性分析首先，查閱石油鉆機游車的相關資料，了解并掌握石油鉆機游車的應用范圍及要求，同時清楚影響選用不同工藝石油鉆機游車的準則。在Windows7操作平臺上，應用VisualFoxPro語言同時應用Pro/Toolkit對Pro/E進行二次開發，應用程序控制三維軟件實現三維造型，利用分析軟件進行動力學分析，同時進行優化，從而得到相應的數據，從而縮短游車的研發周期。3.1、研究方法和手段3.2、技術路線（1）查閱相關資料，掌握石油鉆機游車有

關材質、壽命、尺寸方面的數據信息；（2）應用VisualFoxPro9.0語言編寫相關程

序；（3）創建用戶界面；（4）應用程序控制Pro/Toolkit驅動Pro/E進

行三維建模；（5）在Pro/E環境下進行裝配；（6）導入ADMAS軟件生成虛擬樣機模型，

并進行動力學分析；（7）利用ADMAS中的柔性化、有限元分

析插件對鉆機滑輪、軸進行優化分

析；（8）將上述數據庫導入利用Visual

FoxPro搭建的平臺中，以便調用。3.3、可行性分析通過參閱相關的在不同語言下Pro/E二次開發的文獻，同時參閱二次開發界面文獻以及Pro/E裝備體在ADMAS分析軟件中的分析等文獻，并根據相應、相關、類似的研究表明，經過努力完全能夠實現應用程序驅動Pro/E三維軟件直接生成零件，在Pro/E環境中經行裝配完成，然后導入分析軟件進行分析。四、課題的創新性本課題旨在借鑒前人的研究方法的基礎上，選用我國最新下海的型號為CP-300自升式石油鉆井平臺游車為研究對象。通過對石油鉆機游車進行