本文關鍵詞：復合鉆井PDC鉆頭破巖機理研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：復合鉆井技術作為一種有效的鉆井提速手段,已經(jīng)被廣泛地應用于實際鉆井中,對于其提速機理,目前業(yè)界還沒有清晰的認識。提高PDC鉆頭絕對轉(zhuǎn)速可以提高機械鉆速,但在相同絕對轉(zhuǎn)速下,復合鉆進仍然比單一螺桿或轉(zhuǎn)盤驅(qū)動機械鉆速更高。本文從PDC鉆頭與井底巖石的相互作用關系層面出發(fā),對復合鉆井模式的提速機理進行了研究。本文主要的工作及成果如下：1、對復合鉆井工況下PDC鉆頭的失效特點進行了分析,著重分析了心部和外肩部切削齒的失效情況。2、研究了復合鉆井PDC鉆頭的運動學規(guī)律,包括切削齒的切削軌跡、相關影響參數(shù)以及切削齒的徑向覆蓋問題,并分析了橫振和擺振對復合鉆井牙齒切削軌跡的影響規(guī)律。3、運用縱橫彎曲法對復合鉆井底部鉆具組合的受力與變形進行了分析,為計算PDC鉆頭在井底的真實傾角和等效彎臂長度提供了理論基礎。4、運用MATLAB建立了復合鉆井PDC鉆頭與巖石的數(shù)字化互作用模型。5、研究、開發(fā)了復合鉆井PDC鉆頭破巖仿真程序,并用該程序分析了切削齒的切削參數(shù),以及PDC鉆頭與巖石的接觸關系,并對復合鉆井PDC鉆頭破巖過程的工作特性及井底巖石特征進行了總結,進行了PDC鉆頭個性化設計與應用的思路探討。本文通過對復合鉆井PDC鉆頭的運動學以及PDC鉆頭與巖石互作用關系的分析,總結了PDC鉆頭的破巖特征,并進行了PDC鉆頭的個性設計與應用思路的探討,為實際復合鉆井工況下PDC鉆頭的設計和應用提供了參考。
【關鍵詞】：復合鉆井 PDC鉆頭 互作用 切削參數(shù) 破巖機理
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TE921.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 緒論7-13
• 1.1 研究背景及意義7-8
• 1.2 PDC鉆頭與螺桿鉆具的工作原理8-10
• 1.2.1 PDC鉆頭及其工作原理8-9
• 1.2.2 螺桿鉆具及其工作原理9
• 1.2.3 復合鉆井PDC鉆頭的失效分析9-10
• 1.3 復合鉆井技術國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容11-13
• 第2章 復合鉆井PDC鉆頭運動學13-36
• 2.1 PDC鉆頭幾何學13-18
• 2.1.1 PDC鉆頭基本幾何學參數(shù)13-14
• 2.1.2 PDC鉆頭基本幾何學方程14-18
• 2.2 理想復合鉆井PDC鉆頭運動分析18-30
• 2.2.1 復合鉆井PDC鉆頭速度分析18-20
• 2.2.2 PDC切削齒運動軌跡方程20-23
• 2.2.3 PDC切削齒切削軌跡影響參數(shù)分析23-30
• 2.3 復合鉆井井徑擴大問題30-31
• 2.4 橫振、擺振條件下的復合鉆井31-35
• 2.4.1 橫振條件下的復合鉆井31-33
• 2.4.2 擺振條件下的復合鉆井33-35
• 2.5 本章小結35-36
• 第3章 復合鉆井帶彎角底部鉆具組合受力與變形分析36-45
• 3.1 底部鉆具受力與變形分析的基本假設36-39
• 3.1.1 縱橫彎曲法簡介36
• 3.1.2 動力鉆具等效剛度的測定36-38
• 3.1.3 基本假設38-39
• 3.2 單彎雙穩(wěn)螺桿鉆具組合受力與變形分析39-44
• 3.2.1 連續(xù)條件和邊界條件39-42
• 3.2.2 三彎矩方程組42
• 3.2.3 鉆頭傾角和等效彎臂長度計算42-43
• 3.2.4 算例分析43-44
• 3.3 本章小結44-45
• 第4章 復合鉆井PDC鉆頭數(shù)字化破巖方法45-55
• 4.1 PDC鉆頭數(shù)字化45-50
• 4.1.1 主切削齒數(shù)字化45-48
• 4.1.2 規(guī)徑齒數(shù)字化48-49
• 4.1.3 保徑塊數(shù)字化49-50
• 4.2 三維巖石數(shù)字化50-51
• 4.3 復合鉆井條件初始化51-53
• 4.4 PDC鉆頭與巖石的互作用方法53-54
• 4.5 本章小結54-55
• 第5章 復合鉆井PDC鉆頭切削參數(shù)及破巖機理分析55-86
• 5.1 單齒切削參數(shù)分析55-74
• 5.1.1 切削量55-66
• 5.1.2 切削齒的工作角度66-72
• 5.1.3 切削齒的工作載荷72-74
• 5.2 PDC全鉆頭復合鉆井分析74-81
• 5.2.1 切削參數(shù)分析75-76
• 5.2.2 切削齒與巖石的接觸狀態(tài)分析76-79
• 5.2.3 井底模式分析79-81
• 5.3 復合鉆井PDC鉆頭破巖機理分析81-84
• 5.3.1 切削齒有效吃入深度更大81-82
• 5.3.2 切削齒與巖石不均衡接觸82-83
• 5.3.3 交叉刮切破巖方式83-84
• 5.4 復合鉆井PDC鉆頭個性化設計和應用思路探討84-85
• 5.4.1 復合鉆井PDC鉆頭真實工作狀態(tài)預測84
• 5.4.2 總體設計和應用思路84-85
• 5.5 本章小結85-86
• 第6章 總結86-88
• 6.1 主要研究成果86
• 6.2 本文創(chuàng)新點86-87
• 6.3 存在的問題和今后的任務87-88
• 致謝88-89
• 參考文獻89-92
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果92

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本文編號：276698