本文關鍵詞：雙級雙轉速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】：國內外學者針對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,井身結構,鉆井液性能和切削齒強度方面,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,本文在前人的基礎之上對雙級PDC鉆頭作了進一步研究,并提出了一種新型的鉆頭——雙轉速PDC鉆頭。本文根據PDC鉆頭的破巖機理、PDC鉆頭的設計理論等,并基于彈塑性力學和巖石力學,采用Drucker-Prager準則作為巖石的本構關系,通過有限元仿真軟件分別對雙級PDC鉆頭、雙轉速PDC鉆頭的提速效果與振動強度進行研究,論文的結論主要有：(1)利用鄧金根井壁應力分布理論驗證了本仿真模型的準確性和可靠性。(2)研究發(fā)現(xiàn)雙級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PDC鉆頭的提速原因。(3)研究了主要鉆井參數(shù)對雙級PDC鉆頭的提速效果和減振效果。研究結果表明：隨著鉆壓的提高,雙級PDC鉆頭的提速效果會逐漸減��；隨著轉速的提高,雙級PDC鉆頭的提速效果會先增大而后減小。(4)對雙級PDC鉆頭的擴眼鉆頭和領眼鉆頭的直徑組合比進行優(yōu)選。研究結果表明：雙級PDC鉆頭的提速效果會隨著領眼鉆頭的直徑增大而先增大后減小,其橫向振動強度會隨著領眼鉆頭的直徑增大而先減小后增大,其縱向振動強度會隨著領眼鉆頭的直徑增大而增大。優(yōu)選后的雙級PDC鉆頭最大提速可達到27.8%,振動強度最大可減小20.2%。(5)在雙級PDC鉆頭的基礎上,研究了雙轉速PDC鉆頭的提速效果和減振效果。研究結果表明：雙轉速PDC鉆頭的機械鉆速會隨著領眼鉆頭的轉速增大而增大,并且其提速效果會隨著領眼鉆頭轉速的增大而逐漸的減弱。并且通過對比研究發(fā)現(xiàn),雙轉速PDC鉆頭在提速與減振方面比雙級PDC鉆頭更有優(yōu)勢,其機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%。
【關鍵詞】：雙級PDC鉆頭 雙轉速PDC鉆頭 提速 減振
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 國內外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢9-14
• 1.2.1 提高鉆井速度的國內現(xiàn)狀9-12
• 1.2.2 提高鉆井速度的國外現(xiàn)狀12-14
• 1.3 本文的主要研究內容14-15
• 1.4 創(chuàng)新點15-16
• 第二章 巖石理論及PDC鉆頭破巖理論分析16-26
• 2.1 巖石的彈塑性本構關系16-22
• 2.1.1 彈性本構關系16-17
• 2.1.2 塑性本構關系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鉆頭鉆進過程中巖石的損傷判據23-25
• 2.3 本章小結25-26
• 第三章 雙級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 網格劃分與接觸分析27-28
• 3.1.3 邊界條件與載荷設置28-29
• 3.2 雙級PDC鉆頭的仿真結果分析29-39
• 3.2.1 模型驗證30-33
• 3.2.2 雙級PDC鉆頭的提速效果33-36
• 3.2.3 雙級PDC鉆頭的振動強度36-39
• 3.3 主要鉆井參數(shù)對雙級PDC鉆頭的提速效果與振動強度的影響39-48
• 3.3.1 鉆壓對雙級PDC鉆頭的提速效果與振動強度的影響40-44
• 3.3.2 轉速對雙級PDC鉆頭的提速效果與振動強度的影響44-48
• 3.4 本章小結48-50
• 第四章 雙級PDC鉆頭結構優(yōu)選50-58
• 4.1 雙級PDC鉆頭的結構優(yōu)選50-54
• 4.1.1 不同直徑組合的雙級PDC鉆頭的提速效果50-51
• 4.1.2 不同直徑組合的雙級PDC鉆頭的橫向振動強度51-53
• 4.1.3 不同直徑組合的雙級PDC鉆頭的縱向振動強度53-54
• 4.2 不同直徑組合的雙級PDC鉆頭的提速原因54-57
• 4.2.1 提速原因——井底應力場分析54-55
• 4.2.2 提速原因——最大主應力分析55-57
• 4.3 本章小結57-58
• 第五章 雙轉速PDC鉆頭破巖數(shù)值模擬研究58-68
• 5.1 雙轉速PDC鉆頭的仿真結果分析58-62
• 5.1.1 雙轉速PDC鉆頭的提速特性58-59
• 5.1.2 雙轉速PDC鉆頭的橫向振動特性59-61
• 5.1.3 雙轉速PDC鉆頭的縱向振動特性61-62
• 5.2 雙轉速PDC鉆頭的優(yōu)點62-67
• 5.2.1 鉆頭的提速效果對比62-64
• 5.2.2 鉆頭的橫向減振效果對比64-65
• 5.2.3 鉆頭的縱向減振效果對比65-67
• 5.3 本章小結67-68
• 第六章 結論與展望68-70
• 6.1 主要結論68-69
• 6.2 研究展望69-70
• 致謝70-71
• 參考文獻71-77
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文及科研成果77

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據庫 前10條

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本文編號：273763