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复合冲击破岩钻井新技术提速机理研究

发布时间:2019-08-11 11:42
【摘要】:为了解决PDC钻头钻遇硬地层时出现的机械钻速低、钻头粘滑振动失效快等问题,提出了PDC钻头复合冲击钻井破岩新技术,并对该技术的提速机理进行了研究。根据建立的PDC钻头受单向轴向冲击及复合冲击时的扭转振动模型,对PDC钻头的运动规律进行了分析,并利用ABAQUS软件对岩石受单向轴向冲击及复合冲击时所受的剪切力进行了模拟。模拟结果表明,PDC钻头受单向轴向冲击时切削齿的切削深度会增加,但是会造成PDC钻头扭转振动;复合冲击大大提高了PDC钻头对岩石的剪切作用,降低了岩石的阻抗扭矩,从而抑制了PDC钻头受单向轴向冲击所产生的扭转振动。研究表明,PDC钻头复合冲击钻井破岩新技术能够增加切削齿的切削深度并抑制扭转振动,提高硬地层的机械钻速。
[Abstract]:In order to solve the problems of low mechanical drilling speed and fast stick-slip vibration failure of PDC bit drilling in hard formation, a new rock breaking technology of PDC bit compound impact drilling is put forward, and the mechanism of speed increase is studied. According to the torsional vibration model of PDC bit subjected to unidirectional axial impact and compound impact, the motion law of PDC bit is analyzed, and the shear force of rock subjected to unidirectional axial impact and compound impact is simulated by ABAQUS software. The simulation results show that the cutting depth of the cutting teeth of PDC bit will increase, but it will cause the torsional vibration of PDC bit, and the composite impact greatly improves the shear effect of PDC bit on rock, reduces the impedance torque of rock, and thus suppresses the torsional vibration of PDC bit subjected to unidirectional axial impact. The results show that the new rock breaking technology of PDC bit compound impact drilling can increase the cutting depth of cutting teeth, restrain torsional vibration and increase the drilling speed of hard formation.
【作者单位】: 中国石油大学(北京)石油工程学院;北京工业大学;
【基金】:国家科技重大专项“低渗透油气藏高效开发钻完井技术”(编号:2016ZX05021-003)部分研究内容 国家自然科学基金项目“控压钻井井筒多相流体瞬态变质量流动理论及工况解释方法研究”(编号:51274045)资助
【分类号】:TE242

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本文编号:2525265

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