牙轮—PDC混合钻头的破岩特性及温度场变化

• 作者: 吕澜涛 吴泽兵 张帅 潘玉杰 王勇勇
• 来源期刊: 天然气工业
• 关键词: 牙轮—PDC混合钻头 Drucker-Prager温度场 破岩特性 钻头结构 钻压 破岩量 机械钻速
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 钻井工程
• 页码范围: 99-106
• 页数: 8页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2020.03.012

摘要

较之于常规的PDC钻头或牙轮钻头,牙轮—PDC混合钻头有着更好的破岩效果,其破岩过程产生的热量对其使用寿命和钻井效率都有着重要的影响,但目前对其破岩过程中温度场和破岩特性的研究还不够深入.为了给混合钻头的优化和推广提供理论支撑,基于有限元法、弹塑性力学等建立钻头破岩仿真模型,据此研究了破岩过程中的混合钻头温度场变化规律和破岩特性.研究结果表明:①牙轮主导型混合钻头破碎岩石时牙轮切削结构先冲击岩石,形成破碎坑,PDC切削齿再进行剪切,而PDC主导型混合钻头由PDC切削齿对岩石进行刮切形成沟槽,牙轮切削齿再对岩石进行破碎;②混合钻头在破岩初始阶段温度上升较快,一段时间后趋于平稳且钻压越大温度越高;③较之于PDC钻头和牙轮钻头,混合钻头破岩过程中温度更低,混合钻头破岩量大于单个PDC钻头和单个牙轮钻头破岩总量之和;④混合钻头在硬地层中的破岩温度高于在软地层中的破岩温度,而钻速则相反;⑤钻头破岩温度和破岩特性与其自身结构有关.结论 认为,该研究成果有助于混合钻头的优化设计和推广应用.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张帅	西安石油大学机械工程学院	24	26	3.0	4.0
2	吴泽兵	西安石油大学机械工程学院	16	7	2.0	2.0
3	潘玉杰	西安石油大学机械工程学院	8	4	1.0	2.0
4	吕澜涛	西安石油大学机械工程学院	11	3	1.0	1.0
5	王勇勇	西安石油大学机械工程学院	10	1	1.0	1.0