PDC钻头复合钻进破岩机理及个性化设计探讨

摘要：

在复合钻进工况下,地面和井下马达的复合驱动虽能使PDC钻头的钻速能得到显著提升,但钻头寿命也会显著缩短.通过研究定向井、水平井下部钻柱的受力变形特性,建立了复合钻进下PDC钻头的运动学模型,研究了转速比、布齿位置、下部钻柱几何状态等对切削齿切削轨迹的影响规律.在此基础上,改进了PDC钻头破岩数字仿真系统,并利用该系统研究了PDC钻头在复合钻进工况下的运动学、切削力学规律以及井底形态特点.研究结果表明:除了高转速因素以外,复合钻进钻头破岩效率增高的主要原因在于PDC钻头切削齿的不平行刮切特性,以及螺杆弯角所导致的钻头牙齿的不均衡切削状态.针对PDC钻头在复合钻井条件下的破岩机理和失效特点,探讨了复合钻进PDC钻头个性化设计的技术思想和实施方法,为复合钻进条件下PDC钻头工作性能的改进提供了理论依据和技术手段.

关键词：PDC钻头、复合钻进、数字仿真、破岩机理、个性化设计

所属期刊栏目：15

分类号：TE243;TE921(钻井工程)

资助基金：国家自然科学基金51374176,51304168

在线出版日期：2019-06-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：565-575