指向式旋转导向系统内外环转速对PDC钻头破岩效率的影响

摘要：

为了提高指向式旋转导向钻井工具的破岩效率,在钻头运动学研究的基础上,利用Matlab软件建立了数字化PDC钻头模型和数字化岩石模型,结合岩石模型的离散化处理,模拟了旋转导向钻进条件下,PDC钻头与岩石的相互作用过程,并给出了破岩效率的定量计算方法;分析了指向式旋转导向系统内外偏心环转速对PDC钻头破岩效率的影响,得到了不同时间步长下的破岩规律.研究结果表明,抗剪强度为11 MPa、内摩擦角为22°、摩擦系数为0.2的岩石,其最佳破岩转速比在1.0左右,且指向式旋转导向系统在钻进过程中均存在稳态切削,其破岩效率与内外偏心环的转速比密切相关,随着内外偏心环转速比增大,破岩效率也相应增大,但最终趋于稳定.研究结果对提高指向式旋转导向系统的钻井效率具有一定的理论指导作用.

关键词：旋转导向钻井、PDC钻头、破岩效率、转速比、数字化、数值模拟

所属期刊栏目：47

分类号：TE921+.2(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家自然科学基金项目"井下闭环可控弯接头导向机构基础理论研究"51174164;陕西省自然科学基金项目"基于旋转导向钻井技术的井下闭环可控弯接头系统动力学特性研究"2018JM5015

在线出版日期：2020-01-07（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：27-33