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基于正交切削理论的PDC钻头切削齿动态破岩温度分布
1
作者
李波
何志波
+2 位作者
梁春平
张古森
林伟
《中国矿业》
北大核心
2024年第4期171-181,共11页
在油气钻探过程中,PDC钻头的动态破岩行为表现出高度的非线性特性,这一过程涉及复杂的位移场与温度场的耦合问题。在切削过程中,由摩擦产生的热量在切削齿上积聚,导致切削系统的温度显著上升。过高的温度会加速切削齿的磨损,甚至可能导...
在油气钻探过程中,PDC钻头的动态破岩行为表现出高度的非线性特性,这一过程涉及复杂的位移场与温度场的耦合问题。在切削过程中,由摩擦产生的热量在切削齿上积聚,导致切削系统的温度显著上升。过高的温度会加速切削齿的磨损,甚至可能导致切削齿失效,从而对钻井效率产生负面影响并增加钻井成本。为了预测和分析PDC钻头切削齿破岩过程中的温度分布规律,并揭示其动态破岩特性,基于正交切削理论和岩石弹塑性力学,构建三维耦合位移场-温度场模型,用以模拟PDC钻头切削齿在破岩过程中的非线性动力学行为,分析不同切削参数和结构参数下切削力的大小和温度分布规律。研究结果表明:切削齿的高温区位于切削刃附近的椭圆区域内,且角度在以切削刃为中心的90°~230°范围内;最佳的切削深度为0.001 m,前倾角优选为7.5°。此类参数设定可降低切削齿的磨损,同时避免高温失效,从而最小化切削力和最高温度。本文所提方法为研究PDC钻头整体结构设计和切削齿热损伤提供了理论依据和分析方法,使设计出的PDC钻头对复杂地层具有更好的适应性。
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关键词
油气钻探
PDC钻头
正交切削
切削力
温度分布
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职称材料
推靠式旋转导向系统钻具组合力学性能分析
被引量：
2
2
作者
何俊杰
毛良杰
+3 位作者
杨森
秦才会
赵清阳
魏祥高
《石油机械》
北大核心
2024年第4期41-48,共8页
针对基于动力学特性的旋转导向钻具安全性能研究较少。为此,综合考虑钻具结构、钻井参数、钻柱与井壁接触等参数,基于Lagrange方程建立了全井钻柱系统动力学模型,采用有限单元法对模型离散,并采用Newmark-β求解,根据旋转导向钻具结构...
针对基于动力学特性的旋转导向钻具安全性能研究较少。为此,综合考虑钻具结构、钻井参数、钻柱与井壁接触等参数,基于Lagrange方程建立了全井钻柱系统动力学模型,采用有限单元法对模型离散,并采用Newmark-β求解,根据旋转导向钻具结构和钻具属性,研究了扶正器安装位置、柔性节尺寸、钻压影响因素下的旋转导向钻具组合动力学特性和安全性能。研究结果显示:安装扶正器能显著降低旋转导向钻具组合的横向振动;柔性节的长度对旋转导向钻具组合的安全性能影响很大,合理的长度能显著降低横向振动,反之则会起到相反的效果;增加钻压会增加底部钻具组合的横向位移,工程上不建议在使用旋转导向工具时采用高钻压提高钻井速度。研究结论可为旋转导向工具研究和应用提供理论支撑。
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关键词
钻具
旋转导向
动力学特性
柔性节
扶正器
钻井参数
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职称材料
井斜对钻具疲劳损伤的影响
被引量：
1
3
作者
李强
郑琪
任瑶瑶
《西部探矿工程》
CAS
2023年第10期51-53,共3页
传统理论研究认为,当钻具在弯曲井眼中旋转时,在周期性的交变弯曲应力作用发生疲劳损伤,疲劳损伤累积到一定程度后,则会疲劳失效乃至刺穿或断裂。利用A.Lubinski提出的最大允许“狗腿”严重度的计算公式,以长庆油田某气井水平井为例,计...
传统理论研究认为,当钻具在弯曲井眼中旋转时,在周期性的交变弯曲应力作用发生疲劳损伤,疲劳损伤累积到一定程度后,则会疲劳失效乃至刺穿或断裂。利用A.Lubinski提出的最大允许“狗腿”严重度的计算公式,以长庆油田某气井水平井为例,计算钻具刺漏位置的最大允许狗腿度,以此分析井斜对钻具疲劳损伤的影响。算例分析表明:井眼曲率过大是导致庆1-12-75H2井钻具频繁刺漏的原因之一。
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关键词
井斜
狗腿严重度
ϕ127mm钻杆
疲劳损伤
失效分析
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职称材料
题名
基于正交切削理论的PDC钻头切削齿动态破岩温度分布
1
作者
李波
何志波
梁春平
张古森
林伟
机构
西南
石油
大学机电
工程
学院
中国石油集团西部钻探工程有限公司玉门钻井分公司
中石化中原
石油
工程
有限公司
管具
公司
出处
《中国矿业》
北大核心
2024年第4期171-181,共11页
基金
四川省自然科学基金项目“基于非线性动力学的超深井全井钻柱振动机理与抑振研究”资助(编号:2022NSFSC1143)
四川省南充市市校合作项目“耦合非线性万米超深井全井简钻柱系统振动引致失效机理及可控性研究”资助(编号:23XNSYSX0040)
四川省南充市市校合作项目“斯特林制冷机精确无振控制策略研究”资助(编号:23XNSYSX0123)。
文摘
在油气钻探过程中,PDC钻头的动态破岩行为表现出高度的非线性特性,这一过程涉及复杂的位移场与温度场的耦合问题。在切削过程中,由摩擦产生的热量在切削齿上积聚,导致切削系统的温度显著上升。过高的温度会加速切削齿的磨损,甚至可能导致切削齿失效,从而对钻井效率产生负面影响并增加钻井成本。为了预测和分析PDC钻头切削齿破岩过程中的温度分布规律,并揭示其动态破岩特性,基于正交切削理论和岩石弹塑性力学,构建三维耦合位移场-温度场模型,用以模拟PDC钻头切削齿在破岩过程中的非线性动力学行为,分析不同切削参数和结构参数下切削力的大小和温度分布规律。研究结果表明:切削齿的高温区位于切削刃附近的椭圆区域内,且角度在以切削刃为中心的90°~230°范围内;最佳的切削深度为0.001 m,前倾角优选为7.5°。此类参数设定可降低切削齿的磨损,同时避免高温失效,从而最小化切削力和最高温度。本文所提方法为研究PDC钻头整体结构设计和切削齿热损伤提供了理论依据和分析方法,使设计出的PDC钻头对复杂地层具有更好的适应性。
关键词
油气钻探
PDC钻头
正交切削
切削力
温度分布
Keywords
oil and gas drilling
PDC bit
orthogonal cutting
cutting force
temperature distribution
分类号
TD5 [矿业工程—矿山机电]
TG74 [金属学及工艺—刀具与模具]
TG58 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
TE24 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
推靠式旋转导向系统钻具组合力学性能分析
被引量：
2
2
作者
何俊杰
毛良杰
杨森
秦才会
赵清阳
魏祥高
机构
西南
石油
大学机电
工程
学院
西南
石油
大学油气藏地质及开发
工程
国家重点实验室
西南油气田
分公司
开发事业部
中海油田服务股份
有限公司
中国石油集团
西部
钻探
工程
有限公司
吐哈
钻井
公司
中国石油集团西部钻探工程有限公司玉门钻井分公司
出处
《石油机械》
北大核心
2024年第4期41-48,共8页
基金
国家自然科学基金项目“基于钻杆接触碰撞作用的深水钻井隔水管动力特性与磨损机理研究”(52174006)
国家重点研发计划“深水生产系统泄漏精准定位技术”(2022YFC2806102)
+3 种基金
国家重点研发计划“多气合采试采管柱安全评价技术”(2021YFC2800905-03)
四川省重点研发项目“页岩气开采行业油基岩屑深层回注污染控制关键技术研究”(2022YFS0497)
四川省重点研发项目“深层页岩气长水平井钻井关键技术开发及应用”(2022YFG0119)
中国石油-西南石油大学创新联合体科技合作项目(2020CX040204)。
文摘
针对基于动力学特性的旋转导向钻具安全性能研究较少。为此,综合考虑钻具结构、钻井参数、钻柱与井壁接触等参数,基于Lagrange方程建立了全井钻柱系统动力学模型,采用有限单元法对模型离散,并采用Newmark-β求解,根据旋转导向钻具结构和钻具属性,研究了扶正器安装位置、柔性节尺寸、钻压影响因素下的旋转导向钻具组合动力学特性和安全性能。研究结果显示:安装扶正器能显著降低旋转导向钻具组合的横向振动;柔性节的长度对旋转导向钻具组合的安全性能影响很大,合理的长度能显著降低横向振动,反之则会起到相反的效果;增加钻压会增加底部钻具组合的横向位移,工程上不建议在使用旋转导向工具时采用高钻压提高钻井速度。研究结论可为旋转导向工具研究和应用提供理论支撑。
关键词
钻具
旋转导向
动力学特性
柔性节
扶正器
钻井参数
Keywords
drilling tool
rotary steering
dynamic characteristics
flexible joint
centralizer
drilling parameter
分类号
TE921 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
井斜对钻具疲劳损伤的影响
被引量：
1
3
作者
李强
郑琪
任瑶瑶
机构
中国石油集团
西部
钻探
工程
有限公司
国际
工程
公司
中国石油集团
西部
钻探
工程
有限公司
物资采购中心
中国石油集团西部钻探工程有限公司玉门钻井分公司
出处
《西部探矿工程》
CAS
2023年第10期51-53,共3页
文摘
传统理论研究认为,当钻具在弯曲井眼中旋转时,在周期性的交变弯曲应力作用发生疲劳损伤,疲劳损伤累积到一定程度后,则会疲劳失效乃至刺穿或断裂。利用A.Lubinski提出的最大允许“狗腿”严重度的计算公式,以长庆油田某气井水平井为例,计算钻具刺漏位置的最大允许狗腿度,以此分析井斜对钻具疲劳损伤的影响。算例分析表明:井眼曲率过大是导致庆1-12-75H2井钻具频繁刺漏的原因之一。
关键词
井斜
狗腿严重度
ϕ127mm钻杆
疲劳损伤
失效分析
分类号
TE21 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于正交切削理论的PDC钻头切削齿动态破岩温度分布
李波
何志波
梁春平
张古森
林伟
《中国矿业》
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
推靠式旋转导向系统钻具组合力学性能分析
何俊杰
毛良杰
杨森
秦才会
赵清阳
魏祥高
《石油机械》
北大核心
2024
2
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职称材料
3
井斜对钻具疲劳损伤的影响
李强
郑琪
任瑶瑶
《西部探矿工程》
CAS
2023
1
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职称材料
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