自清洁反循环钻头技术研究

发布时间：2020-11-10 20:55

　　 獾式钻井技术是顺应当今油气勘探开发区域日趋复杂化的一项前沿性技术,它与常规钻井技术的不同之处在于工作过程中无钻机、无钻井液、开钻后一钻到底、无法起下钻等方面。而自清洁反循环PDC钻头是獾式钻井技术中很重要的一个工具,它要与其他獾式钻井工具配套使用。本文基于獾式钻井技术的工作要求,设计了两套螺旋岩屑输送装置:方案一是单螺杆岩屑输送装置,方案二是双螺旋岩屑输送装置。并在常规PDC钻头的设计基础上,结合螺旋输送装置的结构参数,设计了自清洁反循环PDC钻头体,并用有限元软件对钻头体进行了强度分析。基于动态平衡条件,用单质点法对螺旋刀翼上的岩屑颗粒进行了受力分析,得出了岩屑颗粒的受力与刀翼螺旋角、接触面摩擦系数等参数的关系。对单螺旋岩屑输送装置和双螺旋岩屑输送装置进行了岩屑运移的机理分析,得出了单螺杆的临界转速表达式和双螺旋柱岩屑输送段的功耗、扭矩、轴向力的表达式,为选择钻头的驱动电机提供了参考。本文运用EDEM离散元方法分别对安装有两种方案岩屑输送装置的PDC钻头进行了破岩仿真,比较不同设计参数时的仿真结果得出了单螺旋杆输送装置的螺旋桨升角为15°时岩屑输送的速度最快,双螺旋输送装置的螺槽深度为8mm、螺距为21mm时岩屑输送的效果最好。通过PDC钻头的破岩仿真为钻头结构的设计提供了有价值的参考。
【学位单位】：中国石油大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE921.1
【部分图文】：

钻探至目标深度地层所需时间为２？６个月［９，１Ｑ］。??獾式钻探器的组成部分有电动马达、驱动马达、泵、钻头、电缆排放装置、??电缆存储箱等，其主体结构如图１．１所示［１１］。??＿?：秦：??１?１??眷：??１）地层２）钻头３）中心轴４）驱动马达５、６）岩屑通道７）导向短节??８）外部保护肋９）地层１０）电缆储存箱１１）电缆排放装置１２）电缆１７）环空??１８）井眼１９）井底２０）泵２１）电动马达２２）定向装置２３）环形液缸２４）轴向活动装置??图１．１獾式钻探器整体结构示意图??Ｆｉｇ．?１．１?Ｏｖｅｒａｌｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?Ｔｈｅ?Ｂａｄｇｅｒ?Ｅｘｐｌｏｒｅｒ?Ｄｒｉｌｌｓ??钻探过程中，獾式钻探器钻进破岩，在没有钻井液带走岩屑的情况下，一边??钻进一边将岩屑埋掉，大概过程如图１．２所示。??－３－??

天然气集团、中国石油化工集团、中国石油大学（北京）、中国地质大学（北京）??等企业和科研院校开展了对这项新技术的研究工作，设计出了一系列适用于獾式??钻井技术的ＰＤＣ钻头。选列其中几种ＰＤＣ钻头如图１．３所示。??ＩＩ?ｒ??Ｉ＃?ｙ??外螺旋刀翼ＰＤＣ钻头?球头外螺旋刀翼ＰＤＣ钻头??－４－??

－?？?Ｗ＇??图１．２獾式钻探器钻进过程示意图??Ｆｉｇ．?１．２?Ｔｈｅ?ｄｒｉｌｌｉｎｇ?ｐｒｏｃｅｓｓ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?Ｔｈｅ?Ｂａｄｇｅｒ?Ｅｘｐｌｏｒｅｒ?Ｄｒｉｌｌｓ??在国内，獾式钻井新技术的起步较晚，从“十二五”至今，先后有中国石油??天然气集团、中国石油化工集团、中国石油大学（北京）、中国地质大学（北京）??等企业和科研院校开展了对这项新技术的研究工作，设计出了一系列适用于獾式??钻井技术的ＰＤＣ钻头。选列其中几种ＰＤＣ钻头如图１．３所示。??ＩＩ?ｒ??Ｉ＃?ｙ??外螺旋刀翼ＰＤＣ钻头?球头外螺旋刀翼ＰＤＣ钻头??－４－??
【参考文献】

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本文编号：2878329