基于分区法的扩眼器刀翼布齿优化研究

摘要：

扩眼器在破岩时,刀翼处受力不均会产生不平衡侧向力,引起井下钻具振动,影响井眼质量和钻具使用寿命,对扩眼作业造成不利影响.为了准确分析井底形状和刀翼切削受力的变化,提出分区法来分析扩眼器刀翼的切削过程.基于分区法,扩眼器旋转切削一圈的过程可以分为几个不同的切削阶段,每个切削阶段对应一组切削参数.借鉴PDC钻头的受力模型,建立了以扩眼器全阶段侧向力最小为目标,以各个切削齿后倾角为优化变量的多目标优化模型.利用非支配排序遗传算法2(NSGA-Ⅱ)对优化模型进行求解,得到最优Pareto解集,利用模糊综合评价法对Pareto解集中的个体解进行评价,并从中选取最优个体解.以三刀翼扩眼器为例进行了布齿优化设计,优化结果表明,基于分区法的布齿优化方法可以有效减小每个切削阶段的侧向力,且保证了各个阶段的侧向力与钻压比值都在5％以内,从而实现扩眼器全切削阶段的侧向力平衡.研究结果对扩眼器的设计具有一定的指导意义.

关键词：扩眼器、布齿优化、侧向力、分区法、多目标优化

所属期刊栏目：49

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：中国石油天然气集团有限公司科学研究;技术开发项目“自动化与高效钻完井新装备新工具研制”

在线出版日期：2021-04-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：44-50