混合式单牙轮钻头破岩性能研究

• 作者: 侯凯 李向东 李孟华 邓嵘
• 来源期刊: 工程设计学报
• 学科: 地球科学
• 关键词: 混合式单牙轮钻头 数值模拟 侧向力 破岩效率
• 年，卷（期）: 2018,（3）
• 所属期刊栏目: 创新设计
• 页码范围: 262-269
• 页数: 8页
• 分类号: TE921|P589
• 字数: 3829字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3785/j.issn.1006-754X.2018.03.003

摘要

在石油钻探过程中,优质的钻头对于降低钻井成本和提高钻井效率至关重要.通过设计,将牙掌结构与牙轮结构相连接,并且分别在牙轮和牙掌上安装锥形齿和PDC齿,从而设计出一种新型的混合式单牙轮钻头.该混合式单牙轮钻头较一般单牙轮钻头多了PDC齿,利用冲击和剪切原理破岩.牙轮大端通过井底中心,所有齿圈与井壁接触,在破岩的同时可以起到保径作用.建立了混合式单牙轮钻头与岩石相互作用的有限元模型,并对钻头井底模型、牙齿主切削力和破岩体积进行了仿真分析.通过台架实验对数值模拟得到的钻压和进尺量进行验证.研究结果表明,数值模拟得到的钻压和进尺量与台架测试结果相符,破岩载荷规律与钻头结构设计特点一致.混合式单牙轮钻头与球形单牙轮钻头相比,侧向力减小39.6%,破岩效率提高37%.使用该混合式单牙轮钻头钻井时稳定性更高,可以减小井斜发生的概率.根据结果可知,数值模拟在研究该混合式单牙轮钻头破岩规律中是有效的,该方法为钻头进一步设计及其工作特性的评估提供了依据.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	邓嵘	西南石油大学机电工程学院	49	135	6.0	7.0
2	李向东	西南石油大学机电工程学院	3	9	2.0	3.0
3	李孟华	西南石油大学机电工程学院	2	3	1.0	1.0
4	侯凯	西南石油大学机电工程学院	1	3	1.0	1.0