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分体式钻头破岩特性与试验
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作者 田家林 吴雨航 +2 位作者 辛琦 魏秦文 邓喆 《中国石油大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期178-186,共9页
钻头作为钻井工作中直接作用在岩石上的部件,其切削齿的破岩行为直接影响机械钻速。牙轮钻头在钻进时会出现外围齿圈先期失效和破岩效率低的问题,针对这些问题设计一种新型分体式牙轮钻头;建立钻头切削齿的运动学分析模型,对钻头关键参... 钻头作为钻井工作中直接作用在岩石上的部件,其切削齿的破岩行为直接影响机械钻速。牙轮钻头在钻进时会出现外围齿圈先期失效和破岩效率低的问题,针对这些问题设计一种新型分体式牙轮钻头;建立钻头切削齿的运动学分析模型,对钻头关键参数影响进行分析,得到分体式钻头切削齿圈上特定点的位移、速度、加速度和运动轨迹。结果表明:分体式钻头中心小齿圈能提高心部破岩效率,分体式钻头对于井底岩石的切削和冲击作用更大,分体式钻头相对于常规钻头具有更好的中心破岩提速效果和更优的冲击切削性能;试验结果与模拟计算结果吻合,验证了钻头设计的合理性和理论分析的正确性。 展开更多
关键词 分体式钻头 工作机制 运动学 井底模型 试验 破岩性能
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超高压射流钻头破岩特性及设计 被引量:1
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作者 张欢 王琦 +4 位作者 杨洋洋 徐长龙 赵健 毛炳坤 张荣军 《西安石油大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第6期122-129,共8页
为提高井下钻头射流压力,设计超高压射流钻头,基于光滑粒子流体动力学理论及钻头设计方法,开展了超高压水射流作用下岩石破碎特性分析,设计并加工了配套超高压钻头,并进行了现场试验。结果表明:随着水射流不断侵彻,破碎坑直径和深度逐... 为提高井下钻头射流压力,设计超高压射流钻头,基于光滑粒子流体动力学理论及钻头设计方法,开展了超高压水射流作用下岩石破碎特性分析,设计并加工了配套超高压钻头,并进行了现场试验。结果表明:随着水射流不断侵彻,破碎坑直径和深度逐渐增加,射流的回弹扩散效应是决定水射流破碎坑直径的重要影响因素。高压水射流冲击岩石产生的第一主应力显著高于岩石抗拉强度,第一主应力极大值主要分布在破碎坑表面。超高压PDC钻头为六刀翼式钻头,采用双锥轮廓,主切削齿后面布置较小PDC复合片切削齿,超高压喷嘴的位置位于PDC切削齿所在刀翼后面,出口角度为沿钻头旋转方向向前13°;超高压射流钻头试验结果表明,平均机械钻速同比提高了71.95%,提速效果显著。 展开更多
关键词 超高压射流 破岩特性 钻头设计 水力结构 现场试验
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直井测斜仪阀头流场及冲蚀特性研究 被引量:2
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作者 张磊 李富强 +4 位作者 陈天宇 李志博 王磊 刘宸希 汤历平 《石油矿场机械》 CAS 2023年第2期9-14,共6页
直井测斜仪在井下恶劣环境中流场特性复杂,尤其阀头部分容易发生冲蚀磨损。建立直井测斜仪阀头三维模型,并对其流场和冲蚀特性进行有限元仿真分析,其中阀头流场区域中间段作网格加密处理。结合现场工况参数,采用质量流量入口及压力出口... 直井测斜仪在井下恶劣环境中流场特性复杂,尤其阀头部分容易发生冲蚀磨损。建立直井测斜仪阀头三维模型,并对其流场和冲蚀特性进行有限元仿真分析,其中阀头流场区域中间段作网格加密处理。结合现场工况参数,采用质量流量入口及压力出口来完成边界条件设置并求解。结果表明最大速度及最大湍流效应发生的位置在钻井液通过导流套的节流入口处,最大湍流速度为15.8 m/s。分析离散相模型的粒子运动轨迹,发现存在于阀头表面上方的粒子出现明显堆积与反弹现象,对阀头表面有一定的冲蚀效应。分析阀头表面所受到的静压力云图和剪应力云图,应力集中现象分别出现在阀头直接受钻井液冲击处和阀头流通钻井液的凹槽处。将求解结果与现场试验情况对比,验证了仿真的可行性及准确性。研究结果可解释直井测斜仪中阀头的失效现象,并为阀头的结构设计或优化提供依据。 展开更多
关键词 直井测斜仪 阀头 流场 冲蚀 离散相模型
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