哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业论文- - 1 -摘 要本文是以水平井牵引机器人为研究对象展开工作的，主要是对牵引机器人的驱动系统结构进行设计水平井牵引机器人具有运输方便、操作简单、输送位置准确等优点，大大降低了井下作业成本水平井牵引机器人作为用于水平井服务最为经济的输送工具越来越受到重视，而且已应用于水平井测井、射孔、打捞等作业，因此它的研究和开发有着广阔的应用前景和良好的社会效益本文根据油田水平井的实际工作需要，从整体上对牵引机器人的驱动系统结构和动作组件的两大部分进行了分析，介绍了结构的设计和采取的一些措施，通过对不同方案的论证，进一步说明了这种系统结构的特点本文也有重点的介绍了驱动和动作的工作原理本文对整个牵引机器人的驱动系统做了具体的分析，并对一些部件进行了系统的设计，并对驱动部分进行了系统的分析，改善了机器人的机械性能关键词 水平井 牵引机器人 驱动系统结构 调节机构-Ⅰ-Abstract 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业论文- - 2 -This paper is horizontal traction robot for research object to start working, is mainly to the traction of the robot drive system structure design. Horizontal traction robot has convenient transportation, the operation is simple, accurate location advantages of conveying, and greatly reduce the cost of underground work of horizontal traction robot as used in horizontal well service most economic conveying tools more and more attention, and has been used in the horizontal well logging, perforation, salvage etc homework, so its research and development have broad application prospects and good social benefits. According to the actual need of work of horizontal oilfield, from the whole of the traction robots on the drive system structure and action of the two most component was analyzed, and introduces the structure design and adopt some measures, according to the different schemes of argumentation, further illustrates the system structure characteristics. This article also introduced with emphasis driver and action principle of work. In this paper, the whole traction robot drive system made detailed analysis, and some parts of the system design, and to drive part systematically analyzed, improve the robot's mechanical properties. Keywords： horizontal traction robot drive system structure adjusting mechanism -Ⅱ-目 录 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业论文- - 3 -摘要 …………………………………………………………………ⅠAbstract ……………………………………………………………Ⅱ第 1 章 绪论 …………………………………………………………11.1 课题背景 ……………………………………………………11.2 国内外水平井发展状况 ……………………………………11.3 国内外水平井测试方法概述 ………………………………21.4 水平井电缆牵引器技术的发展 ……………………………31.5 本章小结 ……………………………………………………7第 2 章 水平牵引机器人牵引机器人研制的意义及内容 …………82.1 水平井测试运载系统研制的目的及意义 …………………82.2 设计内容 ……………………………………………………92.3 机械系统的设计 ……………………………………………92.4 水平井牵引机器人工作流程 ………………………………102.5 本章小结 ……………………………………………………12第 3 章 牵引机器人驱动结构的设计 ………………………………133.1 电机选取 ……………………………………………………133.2 牵引机器人驱动单元的结构 ……………………………143.2.1 驱动结构设计 …………………………………………143.2.2 爬行模块的常用组合形式 ……………………………153.2.3 模块化驱动单元的机构原理 …………………………163.3 牵引力调节机构的力学特性 ………………………………163.4 调节机构的工作过程 ………………………………………173.5 调节机构力学模型 …………………………………………173.6 越障机构分析 ………………………………………………183.7 本章小结 ……………………………………………………19第 4 章 牵引机器人动作单元的设计 ………………………………204.1 载重量计算 …………………………………………………204.2 动作单元工作过程 …………………………………………204.2.1 动作部分 ……………………………………………… 204.2.2 电磁离合器部分 ……………………………………… 214.3 支撑臂受力分析 ……………………………………………234.4 本章小结 ……………………………………………………24 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业论文- - 4 --Ⅲ-结论 ………………………………………………………………… 25 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业论文- - 5 -致谢 ………………………………………………………………… 26参考文献 …………………………………………………………… 27附录 1………………………………………………………………… 28附录 2………………………………………………………………… 30第一章 绪论 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业论文- - 6 -1.1 课题背景随着人类社会的不断进步和科学技术的日益发展，人们对生活质量和工作环境的要求愈来愈高，1961 年美国 Unimation 公司推出了第一台实用的工业机器人,自此，各种机器人或机械手被广泛应用于工业各部门以及服务、医疗、卫生、娱乐等许多领域，对人类的生活产生了深远的影响。
它们可以替代人类劳动，完成各种精密、繁重、环境恶劣，甚至是危险的任务，并能够满足生产力进一步发展的要求，因而得到了很快的发展各国科学家对各种机器人技术的开发和应用越来越重视1.2 国内外水平井发展状况石油是工业的血液，是国家重要的战略储备能源，随着石油勘探技术的发展，以及对钻井技术的低成本、低污染、精确轨迹、高产量等新技术要求的提高，水平井凭借其优势已成为高效开采石油的重要技术支撑水平井可以避开恶劣的地质环境，可以使开采区域更多，开采难度降低水平井走向与油层一致，暴露在油层的面积更大，可以最大限度提高油层的泄油面积，从而提高采油率在这个能源紧张的年代，发展水平井及其相关技术具有重大意义通过增加水平段长度来提高采油率已成为提高油田产量的一个重要途径水平井最早出现在美国（20 世纪 20~30 年代） ，但直到 80 年代才开始大规模应用，到了 20 世纪 90 年代以发展成为日趋完善的一项综合性配套技术到了 2000 年全世界共钻水平井 20000 多口，其主要分布在美国、加拿大、俄罗斯等国家，其中以美国为主水平井技术被誉为石油工业发展过程中的一项重大突破，在油田的勘探开发中发挥出越来越大的作用。
在国内，20 世纪 60 年代在四川尝试打成了两口水平井，但限于当时的技术水平，未取得应有的效益从 1990 年开始，中国石油天然气总公司主持并领导了国家"八五"重点科技攻关项目"石油水平井钻井成套技术研究"几年间共有 6 个油田和 5 个院校的大批科技人员参加了这一攻关，取得了丰硕的技术成果和巨大的经济效益截至 2003 年底，我国水平井数量累计不到 1000 口，仅相当于美国一年新增水平井的数量世界各国都在大力发展水平井技术，这是因为同直井相比较，水平井有如下优点：(1) 水平井增加了井筒和生产层的直接接触面积，且能钻穿多层陡峭的产层；同时也有利于更好的了解目的层的性质2) 可以在地面上同一位置钻成几口水平井，这样可以控制一个很大的含油范围，同时也有利于环境保护 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业论文- - 7 -(3) 可以开采产层非常薄的油藏，这种油藏用于直井采油时，由于裸露生产层的井筒太短造成经济效益较差，而采用水平井，这一矛盾就能够得到很好的解决另外，在某些具有底水的薄油层中应用水平井还可以延缓和减少底水锥进的影响，因为水平井可以在它水平井段附近形成一个长长的低压区，而直井的低压区只有它井底那一点。
4) 注水、采油时井眼和直井的是相互平行的，这样它就提供了提高驱扫效率的机会，具有提高采收率的能力水平井技术适用于油田开发的全过程，一口水平井成本约为普通直井的两倍左右，而其产量可达直井的 3~5 倍，甚至更多1.3 国内外水平井测试方法概述水平井与垂直井在测井过程中的主要区别在于：垂直井或微倾斜井中，测井仪靠自重由电缆下入井内，而水平井则不能大斜度井，尤其是水平井出现以后，在水平井段内重力不能帮助测井仪运动，而水平段的长度最长可达10000 米，我国水平井水平段的最大长度为 4000 米，因此必须寻找把测试仪器送到水平段进行测试的新方法目前，在水平井钻井过程中，世界各国采用五种测井技术：第一种是电缆法；第二种是随钻测量法（MWD） ，钻杆作为移动井下仪器的手段，下井仪器产生的数据通过泥浆进行传输；第三种是钻杆输送测井法（Tool Pusher）。