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题名立轮辅助钻进单元试验与数值模拟分析
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作者
杨燕
黄奎林
宋东东
黄泽权
邱顺佐
胡佳琪
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机构
西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室
宜宾学院国际应用技术学部
宜宾市柔性生产线管理与服务工程技术研究中心
西南石油大学机电工程学院
中国石油川庆钻探工程有限公司川西钻探公司
宜宾学院智能制造学部
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出处
《石油机械》
北大核心
2025年第5期48-55,共8页
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基金
教育部产学合作协同育人项目“基于自主仿真平台的师资培训项目”(220806517230341)
石油天然气装备教育部重点实验室(西南石油大学)资助项目“双侧支撑PDC-牙轮复合钻头工作机理研究”(OGE202303-19)
宜宾学院高层次人才“启航”计划项目“复杂难钻条件下立轮式PDC钻头破岩机理研究”(412-2022QH19)。
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文摘
针对深部难钻地层PDC钻头吃入地层困难、破岩效率低,以及导向钻井中钻头方位稳定性差等问题,提出一种具有轮轴一体式立轮切削结构的PDC钻头,并开展变切削深度立轮预损伤条件的PDC破岩单元试验,对比PDC平行切削和立轮预损伤条件下PDC破岩的效果,并进行数值模拟分析,揭示立轮辅助钻进的工作机理。研究结果表明:立轮作用下PDC切削岩石的切向动载系数比PDC单独切削岩石减小43.31%,轴向动载系数比PDC单独切削岩石减小36.63%;立轮在破碎岩石的过程中,立轮切削齿周期性地参与间断切削,切削状态发生周期性变化,具有显著的“铣削”特征;立轮式PDC钻头上立轮与PDC切削齿非平行刮切岩石,形成螺旋形井底形貌,这种形貌有助于PDC切削齿对岩石的侵入,提高破岩效率;立轮切削结构对PDC切削齿能起到分压缓冲作用,增强钻头的整体稳定性并延长使用寿命。研究结果有助于深入、细致地理解立轮式PDC钻头的复杂运动和工作力学特性。
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关键词
PDC钻头
工作机理
立轮
铣削
分压缓冲
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Keywords
PDC bit
working mechanism
vertical wheel
milling
share pressure and cushion
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分类号
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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