三轴应力下三棱形PDC齿破岩特性数值模拟研究

异形非平面PDC切削齿破岩机理研究相对稀缺,关于国产三棱形PDC齿的相关研究更加匮乏.为此,利用数值模拟研究方法,揭示了三轴应力条件下非平面三棱形PDC切削齿破岩特性.研究结果表明:三棱形PDC齿更易吃入地层,与岩石接触更加均匀,切削力波动小,且破碎地层平均切削力小,攻击性强;在硬质研磨性地层中,破岩机械比能显著降低,...     

斧形P DC齿破碎致密硬质砂岩特性数值模拟研究

现有文献针对斧形P DC齿具体破岩机理研究较少,且破岩特性数据多针对现场应用数据,缺乏布齿方法的理论性依据.鉴于此,利用有限元数值模拟方法分析了斧形P DC齿破碎致密硬质砂岩特性,开展了岩石力学参数和切削工艺参数对斧形P DC齿破岩效率的影响规律研究.数值模拟结果表明:斧形P DC齿与常规P DC齿的破岩特性具有显著不...     

可调式脉冲振动工具调节机制与机械设计研究

随着勘探开发向深层超深层发展,钻井工程中所钻地层的复杂程度持续增高,有必要进行脉冲振动提速工具在地层中适应性与降摩减阻方面的研究。为此,通过开展脉冲振动特性参数调控方法的数值模拟,揭示脉冲振动提速工具在井下的自适应调节机制,优化脉冲振动提速工具调控结构设计。研究结果表明：单盘阀与直流道结构搭配的泄流槽分流式调控机构结构简单,流道结构合理且压耗小,适应井下作业环境;单盘阀泄流槽分流式调控机构的脉冲特性参数调节范围与调节程度符合设计要求,叶轮转速为85～238 r/min,频率8～24 Hz,转速与频率的变化幅度在280%～300%之间。研究结论可为可调式脉冲振动提速工具结构设计及优化提供理论依据。     

锥形齿与平面齿切削碳酸盐岩特征对比分析

目前对锥形PDC齿切削碳酸盐岩特性的研究较少。为此,针对碳酸盐岩开展了锥形齿和平面齿单齿切削试验,比较了2种切削齿切削产生的切削槽表面宏观与局部微观形貌特征、破岩与内部裂纹扩展过程以及岩屑分布特征等方面的差异,分析了2种切削齿的破碎模式。分析结果表明：在切削槽底部,平面齿以塑性破坏为主,锥形齿产生局部塑性破碎;2种齿的齿下裂纹均向前方以一定角度发育,平面齿齿下裂纹之间存在连通融合,而锥形齿齿下裂纹尖端形态保持较好;2种切削齿的岩屑产物均以大块片状为主,锥形齿切削产生的大于4.2 mm岩屑的质量分数大于平面齿;锥形齿切削碳酸盐岩的破岩比能比平面齿低25%。所得结论可为探究平面齿与锥形齿破碎碳酸盐岩特征与机理提供参考。     

旋转导向钻井PDC钻头破岩数值模拟研究

常规P DC钻头配合旋转导向工具使用时,易出现造斜率不足和稳定性差等问题,严重影响旋转导向钻井系统正常工作.为了揭示旋转导向工具配套P DC钻头关键结构参数对造斜率的影响规律,基于Ls-dyna数值模拟软件,建立了?215.9 mm PDC钻头配合推靠式旋转导向工具全尺寸破岩模型,明确了钻进过程中造斜率与钻头侧向受力的...     

岩屑分形特征对PDC齿破岩性能影响规律研究

随着油气井钻井工程研究的不断深入,岩屑形貌特征已成为评测岩石可钻性级值与钻头破岩效率的关键考量因素之一。为探究岩屑形貌分形特征对钻头破岩效率的影响规律,结合理论建模和室内试验等研究方法,围绕岩屑粒径分形维数、岩屑最大粒径、地层岩性系数等关键岩屑形貌描述参数,建立了基于岩屑粒径分形特征的PDC齿破岩比功评估模型,并针对常规齿和锥形齿等PDC齿开展破碎硬质花岗岩试验研究,验证该模型评估PDC齿破岩性能的预测精度。利用该理论模型和试验规律,进一步揭示常规齿和锥形齿等类型PDC齿不同出刃高度、布齿角度等破岩工艺参数下岩屑形貌生成特征及破岩能耗变化规律。研究结果发现：切削深度对PDC齿破岩性能影响效果远大于切削角度,随着地层埋深的增大,PDC齿吃入深度减小,PDC齿生成岩屑分形维数逐渐增大,最大岩屑粒径显著减小,且锥形齿生成岩屑平均粒径大于常规齿;同等钻压或破岩能量条件下,锥形齿脆性破碎能力强于常规齿,生成岩屑分形维数和最大粒径均大于常规齿。研究结果可为深层硬岩钻进过程中岩屑录井形貌数据和PDC钻头混合布齿工艺提供理论依据。