異形牙輪單牙輪鉆頭井底軌跡的計(jì)算機(jī)仿真

偏心單牙輪鉆頭有一個(gè)球形牙輪,牙輪旋轉(zhuǎn)中心線與鉆頭中心線相交于一點(diǎn),該交點(diǎn)與牙輪球心之間有偏移距離。針對(duì)偏心單牙輪鉆頭的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn),利用復(fù)合圓柱坐標(biāo)系統(tǒng)的基本原理,建立了偏心單牙輪鉆頭幾何學(xué)基本方程和牙齒對(duì)巖石的吃入條件。在此基礎(chǔ)上以楔形齒為對(duì)象研究了偏心單牙輪鉆頭井底破巖軌跡的形成,并編制了井底軌跡圖仿真軟件以模擬牙齒的鑿巖軌跡。通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn),所得仿真井底軌跡圖與實(shí)際井底軌跡非常吻合,表明關(guān)于偏心單牙輪鉆頭的基本理論的研究是正確的,編制的仿真軟件是可信的。

牙輪鉆頭在井底破碎巖石過(guò)程中受頂部鉆壓、自身動(dòng)載荷以及井底接觸巖石的隨機(jī)沖擊碰撞作用,存在牙齒與巖石交替壓入、刮切和滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),受力情況相當(dāng)復(fù)雜?；趲r石彈塑性本構(gòu)關(guān)系和等效塑性應(yīng)變的巖石破壞準(zhǔn)則,考慮井底圍壓以及鉆頭與巖石互作用隨機(jī)接觸碰撞,采用有限單元法建立了牙輪鉆頭與井底巖石互作用下系統(tǒng)非線性動(dòng)力學(xué)模型。探討了牙輪鉆頭在破碎井底巖石過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及力學(xué)性能,對(duì)巖石破碎坑的形成過(guò)程進(jìn)行了仿真,為有效預(yù)測(cè)和控制井眼軌跡的形成,實(shí)態(tài)工況下整體鉆柱系統(tǒng)耦合非線性動(dòng)力學(xué)研究提供了理論依據(jù)。

利用fluent軟件對(duì)微小井眼單牙輪鉆頭井底流場(chǎng)進(jìn)行數(shù)值模擬,結(jié)合噴射鉆井射流理論,對(duì)鉆頭井底流場(chǎng)進(jìn)行研究。結(jié)果表明,鉆頭旋轉(zhuǎn)加強(qiáng)了牙輪一側(cè)與鉆頭旋轉(zhuǎn)方向同向的漫流,同時(shí)削弱了牙輪另一側(cè)與旋轉(zhuǎn)方向逆向的漫流;單牙輪鉆頭排屑槽流道方向?yàn)橛倚?不利于井底巖屑的上返;采用適當(dāng)?shù)男≈睆絿娮炷苡行岣呔茁鲗拥穆魉俣?有利于增強(qiáng)井底漫流層的清巖能力;逆著鉆頭旋轉(zhuǎn)方向適當(dāng)?shù)馗淖儑娮靸A角,井底有效漫流面積有所提高;順著鉆頭旋轉(zhuǎn)方向改變噴嘴傾角弱化了井底流場(chǎng)的清巖能力。

一、前言鉆頭是影響定向側(cè)鉆機(jī)械鉆速的重要因素之一,現(xiàn)在側(cè)鉆井常用的小尺寸鉆頭主要有三牙輪鉆頭、pdc鉆頭和單牙輪鉆頭,其中,三牙輪鉆頭最明顯的缺點(diǎn)是軸承尺寸小,它主要靠沖擊、壓碎和小距離刮擠方式破巖,鉆頭接觸井底的牙齒數(shù)變化大,牙齒受力不均勻,軸承使用壽命短;pdc鉆頭由于受結(jié)構(gòu)和工作原

小直徑套管開(kāi)窗側(cè)鉆井單牙輪鉆頭試驗(yàn)

牙輪鉆頭

牙輪鉆頭簡(jiǎn)介

牙輪鉆頭詳解

牙輪鉆頭分類

進(jìn)行鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程的仿真對(duì)于優(yōu)化鉆頭設(shè)計(jì)、提高破巖效率以及鉆頭選型都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用"黑箱法"為鉆頭鉆進(jìn)巖石互作用仿真模型的基本建模方法,對(duì)決定鉆頭鉆進(jìn)性能的齒坑模型和牙齒吃入巖石的力-吃深模型進(jìn)行了仿真建模。并采用誤差梯度下降算法來(lái)估計(jì)不同鉆頭結(jié)構(gòu)和巖石性質(zhì)所對(duì)應(yīng)的模型參數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆頭鉆進(jìn)過(guò)程的仿真。采用實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演的建模思路有利于利用大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的完善,更好地反映現(xiàn)場(chǎng)的各種鉆井工況,使鉆頭破巖仿真技術(shù)在實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性上前進(jìn)一大步。

牙輪鉆頭的牙輪有繞自身軸線的自轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),牙輪軸有繞鉆頭中心線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此在破巖時(shí)存在不同的輪頭速比。采用lsdyna通用顯式動(dòng)力分析仿真軟件研究不同的輪頭速比與鉆頭破巖量的關(guān)系,對(duì)指導(dǎo)鉆頭的設(shè)計(jì)和使用,提高鉆頭機(jī)械鉆速,降低鉆井成本具有一定的意義。

牙輪鉆頭的選型與應(yīng)用++

牙輪鉆頭的選型分析 作者：楊全，張智，李海洋，yangquan，zhangzhi，lihaiyang 作者單位：楊全,yangquan(威銳國(guó)際公司中國(guó)區(qū)(北京),北京,100025)，張智,李海洋,zhangzhi,lihaiyang(西南 石油大學(xué),成都,610500) 刊名： 重慶科技學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版） 英文刊名：journalofchongqinguniversityofscienceandtechnology(naturalsciencesedition) 年，卷(期)：2012,14(5) 參考文獻(xiàn)(8條) 1.劉斌,樓一珊,吳惠梅,翟曉鵬吐哈盆地柯柯亞區(qū)塊侏羅系鉆探中的鉆頭選型[期刊論文]-新疆石油地質(zhì)2012(1) 2.劉天恩,付友義,竇同偉,于成水,孫景濤,王育新鉆頭選型新思路[期刊論文]-油氣

單牙輪鉆頭在唐山宋家營(yíng)區(qū)卵礫石層中的應(yīng)用

牙輪鉆頭的合理使用 （1）根據(jù)地層可鉆性值并參考鄰井地層，選擇進(jìn)尺多、速 度快、成本低、磨損正常的鉆頭。在上部松軟地層（可鉆性 級(jí)值小于5級(jí)），可選用機(jī)械鉆速高的銑齒鉆頭，在深井段 地層（可鉆性級(jí)值大于5），可選用尺多的鑲齒鉆頭。 （2）在易井斜地層，多選用牙輪偏移量小、無(wú)保徑齒及齒 多而短的牙輪鉆頭。 （3）井底應(yīng)清潔，無(wú)落物。 （4）下鉆速度要慢，防止頓鉆。在鉆頭矩井底1單根時(shí)， 要開(kāi)泵和旋轉(zhuǎn)鉆頭，充分洗井，清除井底巖屑，避免下入過(guò) 快巖屑堵塞噴嘴或開(kāi)泵過(guò)猛憋漏地層。 （5）鉆頭接觸井底后，在低鉆壓、低轉(zhuǎn)速下（鉆壓10～30 ｋn，轉(zhuǎn)速60ｒ/ｍｉｎ）跑合0.5ｈ以上，造好井底形狀后， 方可逐步提高鉆壓和轉(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)值。 （6）做好鉆還試驗(yàn)，即固定鉆壓，改變轉(zhuǎn)速，或固定轉(zhuǎn)速， 改變鉆壓，使鉆壓和轉(zhuǎn)速合理匹配，達(dá)到高鉆速鉆進(jìn)。 （7）鉆進(jìn)中應(yīng)盡量提高泵壓，增大鉆頭水功

尺寸型號(hào)(iadc) 英寸mm鑲齒牙輪鉆頭鋼齒牙輪鉆頭 6152.4517,537,617,637126.127.216.217.316.346.347 61/2165.1517,537126.127.216.217.316.346.347 77/8200.0517,527,547,617,627,637126.127.216.217.316.346.347 81/2215.9437,447,517,537,617,627,637126.127.216.217.316.346.347 91/2241.3437,517,537,547,617126.127.216.217.316.346.347 9

再生資源網(wǎng)http://www.***.***/ 本文摘自再生資源回收-變寶網(wǎng)（www.***.***） 牙輪鉆頭的特點(diǎn) 牙輪鉆頭在鉆井開(kāi)井工程中是非常重要的一種工具，牙輪鉆頭是一種在不斷實(shí)踐中產(chǎn)生 的工具，所以實(shí)用性非常的高。今天小編就重點(diǎn)介紹一下它的幾個(gè)方面，希望對(duì)大家有 所幫助。 一、牙輪鉆頭 牙輪鉆頭是使用最廣泛的一種鉆井鉆頭。牙輪鉆頭工作時(shí)切削齒交替接觸井底，破 巖扭矩小，切削齒與井底接觸面積小，比壓高，易于吃入地層；工作刃總長(zhǎng)度大，因而 相對(duì)減少磨損。牙輪鉆頭能夠適應(yīng)從軟到堅(jiān)硬的多種地層。 二、牙輪鉆頭的種類及用途 牙輪鉆頭按牙輪數(shù)量可分為單牙輪鉆頭、三牙輪鉆頭和組裝多牙輪鉆頭。按切削材 質(zhì)可分為鋼齒（銑齒）和鑲齒牙輪鉆頭。國(guó)內(nèi)外使用最多、最普遍的是三牙輪鉆頭。在 石油、地以及各種鉆探行業(yè)中牙輪鉆頭是不可缺少的重要部分，但是牙輪鉆頭對(duì)一些鉆

根據(jù)偏心單牙輪鉆頭的幾何結(jié)構(gòu)和受載特點(diǎn)建立了有限元計(jì)算模型,利用有限元軟件分析了偏心單牙輪鉆頭軸承的接觸應(yīng)力。針對(duì)偏心單牙輪鉆頭的不同偏心距和軸承間隙,重點(diǎn)分析了大徑向軸承軸頸底部的接觸應(yīng)力及在相同偏心距和不同間隙條件下止推面上的接觸應(yīng)力。結(jié)果表明,止推面、滾道、軸頸根部是牙掌軸頸應(yīng)力最大的3個(gè)危險(xiǎn)區(qū)域;軸頸底部的接觸應(yīng)力隨偏心距增大而增大,且在正常公差范圍內(nèi)的間隙變化對(duì)接觸應(yīng)力的影響不明顯;止推面上端的接觸應(yīng)力比下端大,制造時(shí)應(yīng)加強(qiáng)止推面上端的強(qiáng)度和硬度。

三牙輪鉆頭是應(yīng)用最廣泛的鉆井鉆頭（www.***.***）之一，具有適應(yīng) 地層廣，機(jī)械鉆速高的特點(diǎn)。三牙輪鉆頭由切削結(jié)構(gòu)、軸承結(jié)構(gòu)、鎖緊元 件、儲(chǔ)油密封裝置、噴嘴裝置等二十多種零部件組成。 三牙輪鉆頭的分類 1、軸承類型：滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承 2、密封類型：橡膠密封和金屬密封 3、按牙齒的固定方式分為：鑲齒（硬質(zhì)合金齒）三牙輪鉆頭和銑齒（鋼 齒）三牙輪鉆頭 三牙輪鉆頭的工作原理 牙輪鉆頭在鉆壓和鉆柱旋轉(zhuǎn)的作用下，牙齒壓碎并吃入巖石，同時(shí)產(chǎn) 生一定的滑動(dòng)而剪切巖石。當(dāng)牙輪在井底滾動(dòng)時(shí)，牙輪上的牙齒依次沖擊、 壓入地層，這個(gè)作用可以將井底巖石壓碎一部分，同時(shí)靠牙輪滑動(dòng)帶來(lái)的 剪切作用削掉牙齒間殘留的另一部分巖石，使井底巖石全面破碎，井眼得 以延伸。 [1] 產(chǎn)品優(yōu)勢(shì) 石油鉆井和地質(zhì)鉆探中應(yīng)用最多的還是牙輪鉆頭。牙輪鉆頭在旋轉(zhuǎn)時(shí) 具有沖

通過(guò)建立牙齒的簡(jiǎn)化破碎坑模型和牙齒微面上的受力模型來(lái)模擬牙輪鉆頭與巖石的互作用,由破碎坑半錐角θ和力-壓入系數(shù)k共同反映鉆頭結(jié)構(gòu)、鉆井參數(shù)以及巖石性質(zhì)等因素的綜合影響。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆井?dāng)?shù)據(jù),采用誤差梯度下降算法結(jié)合計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來(lái)反演這2個(gè)模型的參數(shù)值,并使用反演得到的參數(shù)值,進(jìn)行鉆進(jìn)過(guò)程的計(jì)算機(jī)仿真致效,所得鉆頭的仿真鉆進(jìn)曲線和機(jī)械鉆速與實(shí)際鉆井十分吻合。研究結(jié)果表明,基于鉆井?dāng)?shù)據(jù)反演的牙輪鉆頭與巖石互作用仿真方法,可以通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的模型求得更加準(zhǔn)確的結(jié)果。

通過(guò)計(jì)算機(jī)編程與仿真得出鉆頭主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的改變對(duì)井底牙輪鉆頭牙齒運(yùn)動(dòng)軌跡和滑移量的影響,并作定量對(duì)比分析。根據(jù)牙輪鉆頭幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)基本方程建立牙輪鉆頭幾何學(xué)、運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型,編寫(xiě)牙輪鉆頭牙齒運(yùn)動(dòng)軌跡程序。研究結(jié)果表明,當(dāng)其它參數(shù)不變時(shí),牙齒井底滑移量隨輪底中心臂長(zhǎng)c的增大而增大,隨鉆頭外徑d的增大而減小,移軸距s對(duì)牙齒滑移量的影響不明顯;運(yùn)用井底牙齒軌跡仿真方法能方便地得到井底牙齒滑移量的定量值,避免了通過(guò)速度計(jì)算得出牙齒滑移量的大量繁瑣計(jì)算,也大大改善了牙齒滑移量對(duì)比分析的不直觀性。

牙輪鉆頭的正確使用方法 牙輪鉆頭的正確使用方法： （—）不一樣地層巖性對(duì)鉆頭失效的影響 地層巖性對(duì)鉆頭失效的影響表如今鉆井技能上：影響鉆進(jìn)速度、鉆頭進(jìn)尺；使鉆井進(jìn)程 呈現(xiàn)井漏、井噴、井塌和卡鉆等復(fù)雜情況；使泥漿功能發(fā)作改變；影響井眼質(zhì)量，如井斜、 井徑不規(guī)則，進(jìn)而影響固井質(zhì)量。經(jīng)過(guò)剖析地層巖性及其對(duì)鉆井技能的影響，可對(duì)鉆頭選型 和運(yùn)用的合理性進(jìn)行判別。 粘土、泥巖和頁(yè)巖層影響：很簡(jiǎn)單吸收泥漿中的自在水而脹大，使井徑減小，構(gòu)成下鉆 遇阻，乃至卡鉆，跟著浸泡時(shí)刻的延伸，又會(huì)發(fā)作掉塊脫落，使井徑擴(kuò)展，構(gòu)成井塌。應(yīng)盡 量運(yùn)用清水或低比重低粘度的泥漿鉆進(jìn)。炭質(zhì)頁(yè)巖聯(lián)接力弱，簡(jiǎn)單垮塌。泥質(zhì)巖層質(zhì)軟，鉆 速快，也簡(jiǎn)單泥包。 砂巖：其性質(zhì)依顆粒的巨細(xì)、成分以及膠結(jié)物的不一樣有很大不一樣。顆粒越細(xì)、石英 顆粒越多、硅質(zhì)和鐵質(zhì)膠結(jié)物越多則越硬，對(duì)鉆頭磨損越大，如石英砂巖；泥質(zhì)膠結(jié)物越多， 云