基于松辽深层的PDC钻头破岩机理研究
本文关键词:基于松辽深层的PDC钻头破岩机理研究 出处:《东北石油大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着人们对油气资源需求的增加,油气勘探与开采进程不断深入,勘探难度日益增加,井深从中浅层向深层、超深层延伸,破岩难度加大。松辽盆地发育中浅层和深层两大套含油气组合,中浅层以油为主,深层则以气为主。但是,松辽盆地深部地层岩性复杂,使用常规牙轮钻头的机械钻速低。而PDC钻头具有高硬度和高耐磨性的特点,其破岩效率高、钻速快、寿命长、性能稳定、综合经济效益显著。因此针对现有深部地层牙轮钻头破岩效率低的问题,开展深层岩石力学性质的研究,揭示深部地层PDC钻头的破岩机理,对提高松辽深部地层的机械钻速具有重要意义。本论文对松辽深层PDC钻头的破岩机理进行研究,阐明切削齿与岩石的相互作用关系,揭示出PDC钻头在深部地层钻井过程中的粘滑振动现象,为PDC钻头在松辽深层的应用提供指导。本论文采用理论分析以及室内实验的方法,进行了PDC钻头破岩机理的研究工作。具体内容如下:(1)分析了松辽深层岩样的基本力学性质,通过单轴、三轴压缩实验,测试了不同岩性岩样的全应力-应变关系曲线,计算了松辽深层岩样的抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角和抗拉强度等参数;(2)分析了PDC钻头的破岩特点,根据PDC齿与岩石相互作用关系,建立了井底条件下PDC齿侵入岩石的力学模型,得出了PDC齿压入和切削时岩石破碎的条件;(3)建立了钻头的切削扭矩模型,并结合松辽深层岩石的力学性质分析了钻头的切削扭矩的影响因素;(4)根据钻柱的运动特性,建立了钻柱粘滑振动的力学模型,结合徐深7井实钻参数,分析了松辽深层钻井粘滑振动的影响因素。
[Abstract]:With the increasing demand for oil and gas resources, oil and gas exploration and exploitation process further, the exploration difficulty is increasing, the depth from shallow to deep and ultra deep extension, rock breaking difficult. Shallow and deep development in Songliao Basin, two sets of oil and gas combination in shallow oil. In the deep gas. However, the deep strata in Songliao basin with complex lithology, the use of conventional roller bit drilling speed is low. While the PDC bit has high hardness and high wear resistance characteristics of the rock breaking drilling speed, high efficiency, long service life, stable performance, comprehensive economic benefit. Therefore according to the existing depth stratum cone bit rock breaking efficiency low, carry out deep research on rock mechanics properties of rock breaking mechanism, reveals the deep formation of PDC bit, to improve the drilling speed in deep formation has important significance. The rock breaking mechanism of Songliao deep PDC bit in this paper Make a research on the interaction, to elucidate the relationship between cutting and rock, revealing the PDC bit in the process of drilling deep in the stick slip vibration phenomenon, to provide guidance on the application of the PDC bit deep. This thesis uses the theoretical analysis and indoor experiment, studied the rock breaking mechanism of PDC bit. The specific contents are as follows: (1) analysis of the basic mechanical properties of deep rock in Songliao, through a single axis, three axis compression test, the complete stress-strain curves of different lithology rock test, compressive strength of rock, Songliao deep to calculate the elastic modulus, Poisson's ratio, cohesive force, internal friction angle and tensile strength other parameters; (2) analysis of rock breaking characteristics of PDC bit, according to the PDC interaction between tooth and rock, established the mechanical model of PDC under the condition of intrusive rock bottom teeth, the tooth PDC pressing and cutting rock cut conditions; (3 ) established the cutting torque model of drill, and combined with the mechanical properties of deep rock in Songliao to analyze the factors affecting the cutting torque of drill; (4) according to the motion characteristics of the drill string, establishes the mechanical model of the drill string vibration, combined with the well Xushen 7 drilling parameters, analyzed the influence factors of the deep drilling the stick slip vibration.
【学位授予单位】:东北石油大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TE921.1
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4 蒋U,
本文编号:1378178
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