磨损状况下聚晶金刚石钻头切削齿的切削参数求解 被引量：5

1

作者 马亚超 黄志强 +2 位作者 李琴 彭世金 谢豆 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期973-978,共6页

针对磨损状况下PDC钻头切削齿的切削参数预测方法尚未建立,无法很好地开展等磨损布齿设计的问题,建立了磨损齿的几何模型,并提出了求解切削参数的零点遍历法。基于MATLAB平台对零点遍历法进行编译,并对切削齿的切削弧长、切削面积和切... 针对磨损状况下PDC钻头切削齿的切削参数预测方法尚未建立,无法很好地开展等磨损布齿设计的问题,建立了磨损齿的几何模型,并提出了求解切削参数的零点遍历法。基于MATLAB平台对零点遍历法进行编译,并对切削齿的切削弧长、切削面积和切削体积进行求解。结果表明,提出的零点遍历法能够用于磨损齿和未磨损齿的切削参数求解(误差在2%以下);结合切削齿的受力与磨损模型,能够预测PDC钻头每颗齿的磨损趋势。 展开更多

关键词 聚晶金刚石钻头 切削齿 磨损 切削参数 零点遍历法

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关于聚晶金刚石钻头使用的泥浆体系

2

作者 葛漱玉 《石油与天然气化工》 CAS 1986年第2期21-25,共5页

钻井泥浆的选择决定于井孔状况、地层和钻进条件,而不是钻头的类型。但在具体情况下,使用PDC 钻头钻进时,正确地选择泥浆还是十分重要的。国外曾经采用或正在采用的泥浆体系主要有油基泥浆、逆乳化泥浆、乳化油泥浆、水基泥浆等。并介... 钻井泥浆的选择决定于井孔状况、地层和钻进条件,而不是钻头的类型。但在具体情况下,使用PDC 钻头钻进时,正确地选择泥浆还是十分重要的。国外曾经采用或正在采用的泥浆体系主要有油基泥浆、逆乳化泥浆、乳化油泥浆、水基泥浆等。并介绍了各种泥浆的特点及使用情况。最后还说明了为了发挥PDC 钻头的优点,克服不利因素,除改进钻头设计和使用工艺外,对泥浆体系的研究亦是很重要的。 展开更多

关键词 聚晶金刚石钻头 使用 泥浆体系 石油钻井

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圆弧锯形仿生PDC齿的破岩机理及钻头钻进分析 被引量：1

3

作者 吴泽兵 袁若飞 +3 位作者 张文溪 刘家乐 胡诗尧 姜雯 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第24期10280-10286,共7页

为进一步提升聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond composite, PDC)钻头在深部硬地层的钻井性能,抑制黏滞滑动现象的发生,以鼹鼠爪趾为原型,在仿生相似原理和锯形齿结构基础上提出一种圆弧锯形仿生齿。基于弹塑性力学和有限元非... 为进一步提升聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond composite, PDC)钻头在深部硬地层的钻井性能,抑制黏滞滑动现象的发生,以鼹鼠爪趾为原型,在仿生相似原理和锯形齿结构基础上提出一种圆弧锯形仿生齿。基于弹塑性力学和有限元非线性动力学理论建立了切削齿、钻头破岩的仿真模型,对比锯形齿与圆弧锯形齿的破岩过程,并对比了布置两种齿形钻头的整体钻进过程。结果表明:圆弧锯形齿破碎岩石主要以犁削和铲削为主,能够将载荷集中一点,更容易达到岩石的屈服极限,同时使岩石受拉应力更容易破碎,相比锯形齿所受切削力减小15.8%,效率更高。使用圆弧锯形仿生PDC齿的钻头破岩量更大,进尺提升明显,所受扭矩更小,能有效解决钻头的黏滞滑动。研究结果对国内高性能钻头的设计具有重要参考价值。 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片(PDC)钻头 仿生 仿真 有限元 破岩

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实体PDC钻头流场数值模拟与实验验证 被引量：23

4

作者 黄红梅 翟应虎 +2 位作者 王辉 周卫东 杨燕周 《石油大学学报（自然科学版）》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期49-52,共4页

利用计算流体动力学技术对聚晶金刚石(PDC)钻头(型号为BK432)的三维湍流进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的切削齿和射流喷嘴对流场的影响。流场的网格划分采用局部加密的混合网格形式,保证了计算精度和运算速度。流场的三维模拟结果... 利用计算流体动力学技术对聚晶金刚石(PDC)钻头(型号为BK432)的三维湍流进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的切削齿和射流喷嘴对流场的影响。流场的网格划分采用局部加密的混合网格形式,保证了计算精度和运算速度。流场的三维模拟结果揭示了钻头流场存在低速区、回流区和滞流区域,为钻头水力结构优化分析奠定了理论基础。为了对数值模拟的结果进行检验,建立了PDC钻头流体测试实验台架,利用粒子成像测速技术对PDC钻头4个喷嘴的出口流场进行了测试。将测试的喷嘴轴向速度与数值模拟结果进行了对比分析,两者吻合较好。 展开更多

关键词 聚晶金刚石钻头 PDC 三维湍流 数值模拟 切削齿 射流喷嘴 流场 网格划分

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PDC钻头钻井时地层岩性的随钻评估方法 被引量：5

5

作者 张辉 高德利 李军 《钻采工艺》 CAS 1999年第1期14-15,18,共3页

在随钻过程中，在线识别地层岩性一直就是地质人员和钻井工程技术人员十分关心的问题．使用ＰＤＣ钻头钻井时，岩屑破碎很细，通过岩屑录井来判断地层岩性十分困难．针对ＰＤＣ钻头的切削机理，本文从ＰＤＣ钻头切削刃受力平衡角度出发... 在随钻过程中，在线识别地层岩性一直就是地质人员和钻井工程技术人员十分关心的问题．使用ＰＤＣ钻头钻井时，岩屑破碎很细，通过岩屑录井来判断地层岩性十分困难．针对ＰＤＣ钻头的切削机理，本文从ＰＤＣ钻头切削刃受力平衡角度出发，建立了ＰＤＣ钻头钻井时地层岩性随钻评估模型．现场初步试验表明，本文所给出的模型具有一定的合理性和实用性． 展开更多

关键词 聚晶金刚石钻头 地层岩性 PDC 随钻测井 钻井

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S248巴拉斯钻头应用分析

6

作者 李太元 《钻采工艺》 CAS 1997年第3期86-91,共6页

S248巴拉斯钻头为RB型—锥形冠的聚晶金刚石钻头。在川南地区永安2井等十余口井中使用,取得了良好的经济效益。文中从钻头的结构特点、受力理论、工作原理和现场应用效果进行分析,并提出合理使用该钻头的建议。

关键词 钻头 聚晶金刚石钻头 结构 钻井设备 石油

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全局力平衡PDC钻头布齿优化设计 被引量：8

7

作者 马亚超 张鹏 +2 位作者 黄志强 邓嵘 喻洪梅 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期2412-2419,2428,共9页

针对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在钻井破岩过程中因受力不平衡,导致钻井倾斜、井径扩大、钻头产生横向振动和涡动,造成钻头早期失效的问题,基于已有PDC钻头切削力学知识,构建了PDC钻头弯曲力矩及全局力平衡布齿优化设计模型,并提出模型... 针对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在钻井破岩过程中因受力不平衡,导致钻井倾斜、井径扩大、钻头产生横向振动和涡动,造成钻头早期失效的问题,基于已有PDC钻头切削力学知识,构建了PDC钻头弯曲力矩及全局力平衡布齿优化设计模型,并提出模型求解方法。布齿设计实例结果表明,采用全局力平衡布齿设计方法得到的布齿结构可使PDC钻头在不同进尺条件下均能保持全局力平衡状态,尤其低进尺(小于1 mm)时的力平衡状态得到极大改善,提高了PDC钻头的钻井稳定性,对于改善钻头受力、提升钻头使用寿命、提高钻井质量与效率具有重要意义。 展开更多

关键词 全局力平衡 聚晶金刚石复合片钻头 布齿 克里金模型

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PDC钻头随钻地震技术在胜利油田某井区的应用探索 被引量：1

8

作者 童思友 石辉 +3 位作者 徐秀刚 王延光 谷玉田 孙超 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期152-161,共10页

本文分析了聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystalline diamond compact bit,PDC)破岩机制以及钻进过程中所产生的波场特征,采集获得了波场信息丰富的三分量随钻地震数据,经精细预处理后,成功分离获得高信噪比横波信息,基于此求取了精度较... 本文分析了聚晶金刚石复合片钻头(Polycrystalline diamond compact bit,PDC)破岩机制以及钻进过程中所产生的波场特征,采集获得了波场信息丰富的三分量随钻地震数据,经精细预处理后,成功分离获得高信噪比横波信息,基于此求取了精度较高的横波层速度,进而实现了PDC钻头随钻地震资料反射波成像,实现了PDC钻头随钻地震在胜利油田某井区的成功应用。本文技术的成功探索,为我国石油钻井中PDC钻头随钻地震的工程应用指明了方向。 展开更多

关键词 随钻地震 聚晶金刚石复合片钻头 横波成像 波场分离

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激光-PDC钻头联合破岩机理及特性研究 被引量：1

9

作者 黄志强 梁耀文 +2 位作者 陈科 翟预立 雷雨薇 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期315-324,共10页

随着我国油气勘探逐步向深层、超深层和复杂难钻岩层转移,现有的机械钻头存在着破岩效率低及作业成本高等问题。因此,提出了一种新型激光-PDC钻头,以实现高效破岩和节能降耗。采用有限元方法,基于岩石HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模... 随着我国油气勘探逐步向深层、超深层和复杂难钻岩层转移,现有的机械钻头存在着破岩效率低及作业成本高等问题。因此,提出了一种新型激光-PDC钻头,以实现高效破岩和节能降耗。采用有限元方法,基于岩石HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型,建立了激光-PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头联合破岩非线性动力学模型,开展了激光-PDC钻头联合破岩仿真研究。仿真结果表明:激光的辐射作用使岩石表面受辐射区域产生了较高的温度和较大的预应力,进而在岩石表面形成了相互贯穿的损伤带,降低了岩石强度,更有利于切削齿破碎岩石;与无激光单PDC钻头相比,激光-PDC钻头在破岩过程中受到的反扭矩降低了24.8%,钻头轴向加速度波动幅度降低了10.5%,钻进位移增加了8.67 mm,钻进速度提升了112.79%。搭建了激光-机械联合破岩实验台架,进行了激光-PDC钻头联合破岩实验。实验结果表明,激光-PDC钻头联合破岩有着更好的钻进稳定性和连续性,大大提高了破岩效率。研究结果为激光-机械破岩技术的发展和应用提供了一定的理论支撑和技术支持。 展开更多

关键词 激光-PDC(polycrystalline diamond compact 聚晶金刚石复合片)钻头 联合破岩 激光辐射 破岩特性

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胎体式PDC钻头基体制作新工艺 被引量：4

10

作者 徐玉超 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期126-129,共4页

为降低胎体式PDC钻头的制造成本,并保证钻头的强度,利用计算机三维设计技术重新设计了PDC钻头内部钢芯的结构。分步进行了烧结刀翼小样和PDC钻头基体试验,并进行了相应的温度试验、强度试验、复合片焊接试验和现场试验,未发生基体表面... 为降低胎体式PDC钻头的制造成本,并保证钻头的强度,利用计算机三维设计技术重新设计了PDC钻头内部钢芯的结构。分步进行了烧结刀翼小样和PDC钻头基体试验,并进行了相应的温度试验、强度试验、复合片焊接试验和现场试验,未发生基体表面破裂、碳化钨胎体脱落现象,验证了新工艺的可靠性。对比了采用新工艺和原有工艺制作215.9mm 5刀翼胎体式PDC钻头基体的成本,结果表明,采用新工艺钻头基的制作体成本降低了54%。研究表明,采用新工艺制作胎体式PDC钻头基体的成本明显降低,强度可靠,完全可以满足现场使用要求,具有推广应用价值。 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 胎体 制作工艺 碳化钨

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PDC钻头材料问题的一些分析研究

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作者 李天增 徐玉江 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 1992年第S1期64-68,共5页

本文分析研究了PDC托的材料成分、钻头胎体的材料成分和钎焊合金的材料成分,并讨论了与之相关的一些钻井工艺参数问题。

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 钎焊合金 石墨化

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智能仿生PDC钻头的破岩数值模拟 被引量：2

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作者 吴泽兵 袁若飞 +1 位作者 张文溪 黄俊杰 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第16期6870-6880,共11页

为解决普通孕镶金刚石钻头(普通钻头)破岩效率低、钻进不稳定、不耐磨以及不能根据地层选择合适形态破岩等问题,结合仿生原理和非平面结构设计了新型聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)齿和钻头底唇面,提出一种在... 为解决普通孕镶金刚石钻头(普通钻头)破岩效率低、钻进不稳定、不耐磨以及不能根据地层选择合适形态破岩等问题,结合仿生原理和非平面结构设计了新型聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)齿和钻头底唇面,提出一种在钻头底唇面安装传感器进行岩性识别,可选择合适形态破岩的智能仿生PDC钻头(智能钻头)。利用机器学习,基于现场钻井数据对岩石性质进行分类。分析了智能钻头切削结构针对软中硬地层和硬地层具有两种工作形态,基于建立的切削模型和岩石失效准则,对智能钻头和普通钻头的破岩过程进行数值模拟对比,结果表明:机器学习的加权KNN(K-nearest neighbor)算法可很好避免样本重叠问题,可精确对岩石性质分类,其训练模型可提供给传感器进行岩性识别。破碎砂岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面和仿生底唇面保持同一高度破岩,对比普通钻头,其破岩比能和切削力明显更小,表明其效率更高、切削更稳定;破碎花岗岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面下放破岩,其破岩效率明显高于普通钻头,也更稳定。研究成果对石油钻井设备智能化发展有重要意义。 展开更多

关键词 仿生 非平面结构 机器学习 智能 聚晶金刚石复合片(PDC)钻头

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PDC切削齿与井底干涉机理研究

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作者 李树盛 马德坤 《石油机械》 北大核心 1996年第7期19-23,共5页

ＰＤＣ切削齿与井底干涉是指齿侧面与井底切削沟槽表面的干涉，干涉齿吃入地层困难，易造成磨损和断齿。在ＰＤＣ钻头几何学和运动学基础上建立了干涉计算的数学模型，分析计算齿刃和齿侧面在井底径向平面内轨迹线的相对位置，可判断齿... ＰＤＣ切削齿与井底干涉是指齿侧面与井底切削沟槽表面的干涉，干涉齿吃入地层困难，易造成磨损和断齿。在ＰＤＣ钻头几何学和运动学基础上建立了干涉计算的数学模型，分析计算齿刃和齿侧面在井底径向平面内轨迹线的相对位置，可判断齿侧面是否发生干涉及干涉量的大小；运用相应的计算机程序作出切削齿与井底的于涉状态图，可直观地反映切削齿侧面与井底的干涉部位和干涉程度。最后指出，在ＰＤＣ钻头设计过程中，必须精心协调钻头结构参数特别是齿前角和侧转角，进行干涉计算，确保切削齿与井底不发生干涉。 展开更多

关键词 聚晶金刚石钻头 钻头牙齿 钻井技术 井底 计算

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锥形PDC单齿破岩试验研究 被引量：17

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作者 邹德永 郭玉龙 +3 位作者 赵建 陈修平 王家骏 于金平 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第1期122-125,共4页

为优化锥形PDC齿钻头的结构设计并提高其钻进硬地层的能力,通过锥形PDC切削齿在玄武岩上的破岩试验,分析了切削角、锥顶角及钻压等因素对锥形PDC切削齿破岩效率的影响规律。结果表明:锥形PDC齿适合其锥尖指向钻头轴线安装在钻头上;随着... 为优化锥形PDC齿钻头的结构设计并提高其钻进硬地层的能力,通过锥形PDC切削齿在玄武岩上的破岩试验,分析了切削角、锥顶角及钻压等因素对锥形PDC切削齿破岩效率的影响规律。结果表明:锥形PDC齿适合其锥尖指向钻头轴线安装在钻头上;随着切削角增大,切削深度先增大后减小,当切削角为25°时,切削深度最深;破碎相同体积的岩石,锥顶角小的锥形PDC齿所需的水平切削力小,更易破碎岩石;切削深度与钻压呈指数关系,随着钻压增加而增大。试验结果可为锥形PDC齿钻头结构设计提供依据。 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 锥形切削齿 破岩 切削角 锥顶角 切削深度

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