本文關(guān)鍵詞：雙級(jí)雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭破巖數(shù)值模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)鉆井提速開展過大量的研究,但大部分研究都是集中在鉆頭類型,井身結(jié)構(gòu),鉆井液性能和切削齒強(qiáng)度方面,而沒有在破巖方式上做改變,仍然延續(xù)著傳統(tǒng)的切削破巖方式。2006年沈忠厚院士和彭燁提出了雙級(jí)PDC鉆頭,這種新型鉆頭改變了傳統(tǒng)的切削破巖方式,本文在前人的基礎(chǔ)之上對(duì)雙級(jí)PDC鉆頭作了進(jìn)一步研究,并提出了一種新型的鉆頭——雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭。本文根據(jù)PDC鉆頭的破巖機(jī)理、PDC鉆頭的設(shè)計(jì)理論等,并基于彈塑性力學(xué)和巖石力學(xué),采用Drucker-Prager準(zhǔn)則作為巖石的本構(gòu)關(guān)系,通過有限元仿真軟件分別對(duì)雙級(jí)PDC鉆頭、雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭的提速效果與振動(dòng)強(qiáng)度進(jìn)行研究,論文的結(jié)論主要有：(1)利用鄧金根井壁應(yīng)力分布理論驗(yàn)證了本仿真模型的準(zhǔn)確性和可靠性。(2)研究發(fā)現(xiàn)雙級(jí)PDC鉆頭不僅具有明顯的提速效果,還具有明顯的減振效果。并揭示了雙級(jí)PDC鉆頭的提速原因。(3)研究了主要鉆井參數(shù)對(duì)雙級(jí)PDC鉆頭的提速效果和減振效果。研究結(jié)果表明：隨著鉆壓的提高,雙級(jí)PDC鉆頭的提速效果會(huì)逐漸減�。浑S著轉(zhuǎn)速的提高,雙級(jí)PDC鉆頭的提速效果會(huì)先增大而后減小。(4)對(duì)雙級(jí)PDC鉆頭的擴(kuò)眼鉆頭和領(lǐng)眼鉆頭的直徑組合比進(jìn)行優(yōu)選。研究結(jié)果表明：雙級(jí)PDC鉆頭的提速效果會(huì)隨著領(lǐng)眼鉆頭的直徑增大而先增大后減小,其橫向振動(dòng)強(qiáng)度會(huì)隨著領(lǐng)眼鉆頭的直徑增大而先減小后增大,其縱向振動(dòng)強(qiáng)度會(huì)隨著領(lǐng)眼鉆頭的直徑增大而增大。優(yōu)選后的雙級(jí)PDC鉆頭最大提速可達(dá)到27.8%,振動(dòng)強(qiáng)度最大可減小20.2%。(5)在雙級(jí)PDC鉆頭的基礎(chǔ)上,研究了雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭的提速效果和減振效果。研究結(jié)果表明：雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭的機(jī)械鉆速會(huì)隨著領(lǐng)眼鉆頭的轉(zhuǎn)速增大而增大,并且其提速效果會(huì)隨著領(lǐng)眼鉆頭轉(zhuǎn)速的增大而逐漸的減弱。并且通過對(duì)比研究發(fā)現(xiàn),雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭在提速與減振方面比雙級(jí)PDC鉆頭更有優(yōu)勢(shì),其機(jī)械鉆速最大可比常規(guī)PDC鉆頭提高39.4%,其減振效果最大可比常規(guī)PDC鉆頭減小52.8%。
【關(guān)鍵詞】：雙級(jí)PDC鉆頭 雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭 提速 減振
【學(xué)位授予單位】：西南石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TE921.1
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-16
• 1.1 研究目的及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)9-14
• 1.2.1 提高鉆井速度的國內(nèi)現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 提高鉆井速度的國外現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要研究內(nèi)容14-15
• 1.4 創(chuàng)新點(diǎn)15-16
• 第二章 巖石理論及PDC鉆頭破巖理論分析16-26
• 2.1 巖石的彈塑性本構(gòu)關(guān)系16-22
• 2.1.1 彈性本構(gòu)關(guān)系16-17
• 2.1.2 塑性本構(gòu)關(guān)系17-22
• 2.2 PDC鉆頭破巖過程22-25
• 2.2.1 PDC鉆頭與巖石的相互作用模型22-23
• 2.2.2 PDC鉆頭鉆進(jìn)過程中巖石的損傷判據(jù)23-25
• 2.3 本章小結(jié)25-26
• 第三章 雙級(jí)PDC鉆頭破巖數(shù)值模擬研究26-50
• 3.1 有限元模型建立26-29
• 3.1.1 幾何模型與材料模型26-27
• 3.1.2 網(wǎng)格劃分與接觸分析27-28
• 3.1.3 邊界條件與載荷設(shè)置28-29
• 3.2 雙級(jí)PDC鉆頭的仿真結(jié)果分析29-39
• 3.2.1 模型驗(yàn)證30-33
• 3.2.2 雙級(jí)PDC鉆頭的提速效果33-36
• 3.2.3 雙級(jí)PDC鉆頭的振動(dòng)強(qiáng)度36-39
• 3.3 主要鉆井參數(shù)對(duì)雙級(jí)PDC鉆頭的提速效果與振動(dòng)強(qiáng)度的影響39-48
• 3.3.1 鉆壓對(duì)雙級(jí)PDC鉆頭的提速效果與振動(dòng)強(qiáng)度的影響40-44
• 3.3.2 轉(zhuǎn)速對(duì)雙級(jí)PDC鉆頭的提速效果與振動(dòng)強(qiáng)度的影響44-48
• 3.4 本章小結(jié)48-50
• 第四章 雙級(jí)PDC鉆頭結(jié)構(gòu)優(yōu)選50-58
• 4.1 雙級(jí)PDC鉆頭的結(jié)構(gòu)優(yōu)選50-54
• 4.1.1 不同直徑組合的雙級(jí)PDC鉆頭的提速效果50-51
• 4.1.2 不同直徑組合的雙級(jí)PDC鉆頭的橫向振動(dòng)強(qiáng)度51-53
• 4.1.3 不同直徑組合的雙級(jí)PDC鉆頭的縱向振動(dòng)強(qiáng)度53-54
• 4.2 不同直徑組合的雙級(jí)PDC鉆頭的提速原因54-57
• 4.2.1 提速原因——井底應(yīng)力場(chǎng)分析54-55
• 4.2.2 提速原因——最大主應(yīng)力分析55-57
• 4.3 本章小結(jié)57-58
• 第五章 雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭破巖數(shù)值模擬研究58-68
• 5.1 雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭的仿真結(jié)果分析58-62
• 5.1.1 雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭的提速特性58-59
• 5.1.2 雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭的橫向振動(dòng)特性59-61
• 5.1.3 雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭的縱向振動(dòng)特性61-62
• 5.2 雙轉(zhuǎn)速PDC鉆頭的優(yōu)點(diǎn)62-67
• 5.2.1 鉆頭的提速效果對(duì)比62-64
• 5.2.2 鉆頭的橫向減振效果對(duì)比64-65
• 5.2.3 鉆頭的縱向減振效果對(duì)比65-67
• 5.3 本章小結(jié)67-68
• 第六章 結(jié)論與展望68-70
• 6.1 主要結(jié)論68-69
• 6.2 研究展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻(xiàn)71-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文及科研成果77

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 李克智;閆吉曾;;紅河油田水平井鉆井提速難點(diǎn)與技術(shù)對(duì)策[J];石油鉆探技術(shù);2014年02期

2 宋建偉;何世明;龍平;滕學(xué)清;劉忠飛;;國內(nèi)深井鉆井提速技術(shù)難點(diǎn)分析及對(duì)策[J];西部探礦工程;2013年12期

3 黃凱文;徐一龍;李磊;張超;鹿傳世;;南海西部油田北部灣難鉆地層鉆井提速技術(shù)[J];石油鉆采工藝;2013年05期

4 郭瑞昌;劉匡曉;陶興華;劉衛(wèi)東;楊春國;李夢(mèng)剛;;大牛地水平井鉆井提速技術(shù)[J];石油鉆采工藝;2012年05期

5 穆國臣;陳曉峰;王雪;;松南地區(qū)深井鉆井提速難點(diǎn)與對(duì)策[J];石油鉆探技術(shù);2011年06期

6 張金成;張東清;張新軍;;元壩地區(qū)超深井鉆井提速難點(diǎn)與技術(shù)對(duì)策[J];石油鉆探技術(shù);2011年06期

7 龍剛;朱化蜀;王希勇;李皋;練章華;楊謀;;川西低滲氣藏氣體鉆井提速潛力評(píng)價(jià)[J];鉆采工藝;2011年04期

8 何勇波;喬勇;任紅材;李海彪;張雅欣;田野;單，

本文編號(hào)：273763