干钻PDC钻头延长寿命技术研究
发布时间：2021-08-18 09:53
獾式钻探新技术是油气勘探开发的前沿课题,用于獾式钻探的PDC钻头在没有钻井液的工作条件下进行干钻,同时,獾式钻探为一次性钻探,边钻边埋,不能够起下钻,所以延长干钻PDC钻头寿命直接决定了钻探器钻井深度。本文进行了PDC单齿在干钻条件下的磨损试验,得出初始温度、切削线速度、钻压对PDC切削齿磨损率的影响规律,利于优化钻井参数。针对PDC切削齿在干钻条件下高温得不到冷却的问题,在内排屑PDC钻头的基础上进行结构创新设计,设计出离心式发汗冷却PDC钻头,将发汗冷却技术用于PDC切削齿的冷却当中。通过Fluent流体分析软件,对轴向发汗孔切削齿进行了冷却效果数值模拟分析,验证了离心式发汗冷却技术可以用于切削齿冷却。对于传统固定切削齿的严重偏磨问题,设计了三种不同结构可360°旋转的旋转PDC切削齿,阐述了旋转切削齿的工作原理,并对三种不同结构的旋转切削齿进行强度分析,都符合獾式钻探PDC钻头的工作要求。
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
獾式钻探器
分有效的冷却方式，在未来一定会有很好的应用前景冷却技术的深入研究。削齿国内外研究现状 钻头的切削齿钎焊在钻头刀翼上，与岩石接触位置固发生磨损，当磨损程度逐渐增加，且磨损部位切削产齿钻进效率，继而缩短钻头寿命[23]。贝谢公司率先设计出旋转切削齿，这种旋转齿安装在[24]，齿座固定钎焊在 PDC 钻头的刀翼上，切削端面以切削齿齿刃可以通过旋转全部与岩石接触，分散承同时切削齿因为切削产生的热量也被切削齿一周齿刃长时间内保持锋利。旋转切削齿解决了偏磨问题，同切削齿和钻头的使用寿命延长，钻头钻深增加。该钻如图 1.2 所示。
图 1.3 旋转切削齿与固定切削齿磨损对比Fig. 1.3 rotary cutting teeth and fixed cutter wear comparison文献和调研[28-30]，国内目前为止尚没有 PDC 切削齿公要研究内容钻头干钻条件下存在的问题器所用的 PDC 钻头的工作环境为没有钻井液降温润滑，在这一工况下，PDC 钻头会遇到一系列的问题，直 钻头的使用寿命大大缩减。本文将要解决的两个难题C 切削齿钻进过程中与岩石摩擦产生大量热量，这一热得切削齿温度急剧升高，在没有钻井液降温的情况下，会导致切削齿磨损严重，温度太高还会导致聚晶金降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球油气勘探新发现新领域新理论新技术跟踪分析与启示[J]. 张大权,苗淼,张艳飞,姜正龙,蒋恕. 中国矿业. 2017(11)
[2]獾式钻探技术及研究进展[J]. 光新军,王敏生,黄辉,邓辉. 钻采工艺. 2016(06)
[3]PDC钻头新进展及发展思考[J]. 潘军,王敏生,光新军. 石油机械. 2016(11)
[4]金刚石复合片的现状及新的应用范围[J]. 赵尔信. 超硬材料工程. 2016(02)
[5]国际油气井钻头进展概述（三）——PDC钻头发展进程及当今态势（上）[J]. 左汝强. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(03)
[6]新型旋转PDC切削齿钻头技术研究与应用[J]. 石建刚,武兴勇,党文辉,邓平,刘刚. 石油机械. 2016(02)
[7]锥形聚晶金刚石复合片和可旋转切削齿技术简介[J]. 张晓亮,陈亮,王超. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(02)
[8]国外钻、完井技术新进展与发展趋势（Ⅰ）[J]. 汪海阁,刘岩生,王灵碧. 石油科技论坛. 2013(05)
[9]值得关注的国际石油工程前沿技术（Ⅱ）[J]. 杨金华,朱桂清,张焕芝,李晓光,田洪亮,郭晓霞. 石油科技论坛. 2012(05)
[10]深孔加工钻头排屑研究及CAD设计[J]. 刘恒,陈文勇. 制造业自动化. 2009(12)
博士论文
[1]基于红外热像仪的温度测量技术及其应用研究[D]. 李云红.哈尔滨工业大学 2010
[2]发散冷却基础问题的理论研究[D]. 时骏祥.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]长螺旋钻机麻花钻头钻进过程模拟及结构优化[D]. 许建军.中南大学 2013
[2]嵌入式薄膜热电偶测温刀具传感器的研制[D]. 孙奉道.大连理工大学 2008
[3]微细及小孔电火花加工的关键技术研究[D]. 高升晖.大连理工大学 2008
[4]PDC钻头布齿研究及其计算机辅助设计[D]. 刘建风.成都理工大学 2003
本文编号：3349668
【文章来源】：中国石油大学(北京)北京市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：82 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
獾式钻探器
分有效的冷却方式，在未来一定会有很好的应用前景冷却技术的深入研究。削齿国内外研究现状 钻头的切削齿钎焊在钻头刀翼上，与岩石接触位置固发生磨损，当磨损程度逐渐增加，且磨损部位切削产齿钻进效率，继而缩短钻头寿命[23]。贝谢公司率先设计出旋转切削齿，这种旋转齿安装在[24]，齿座固定钎焊在 PDC 钻头的刀翼上，切削端面以切削齿齿刃可以通过旋转全部与岩石接触，分散承同时切削齿因为切削产生的热量也被切削齿一周齿刃长时间内保持锋利。旋转切削齿解决了偏磨问题，同切削齿和钻头的使用寿命延长，钻头钻深增加。该钻如图 1.2 所示。
图 1.3 旋转切削齿与固定切削齿磨损对比Fig. 1.3 rotary cutting teeth and fixed cutter wear comparison文献和调研[28-30]，国内目前为止尚没有 PDC 切削齿公要研究内容钻头干钻条件下存在的问题器所用的 PDC 钻头的工作环境为没有钻井液降温润滑，在这一工况下，PDC 钻头会遇到一系列的问题，直 钻头的使用寿命大大缩减。本文将要解决的两个难题C 切削齿钻进过程中与岩石摩擦产生大量热量，这一热得切削齿温度急剧升高，在没有钻井液降温的情况下，会导致切削齿磨损严重，温度太高还会导致聚晶金降低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]全球油气勘探新发现新领域新理论新技术跟踪分析与启示[J]. 张大权,苗淼,张艳飞,姜正龙,蒋恕. 中国矿业. 2017(11)
[2]獾式钻探技术及研究进展[J]. 光新军,王敏生,黄辉,邓辉. 钻采工艺. 2016(06)
[3]PDC钻头新进展及发展思考[J]. 潘军,王敏生,光新军. 石油机械. 2016(11)
[4]金刚石复合片的现状及新的应用范围[J]. 赵尔信. 超硬材料工程. 2016(02)
[5]国际油气井钻头进展概述（三）——PDC钻头发展进程及当今态势（上）[J]. 左汝强. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(03)
[6]新型旋转PDC切削齿钻头技术研究与应用[J]. 石建刚,武兴勇,党文辉,邓平,刘刚. 石油机械. 2016(02)
[7]锥形聚晶金刚石复合片和可旋转切削齿技术简介[J]. 张晓亮,陈亮,王超. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2016(02)
[8]国外钻、完井技术新进展与发展趋势（Ⅰ）[J]. 汪海阁,刘岩生,王灵碧. 石油科技论坛. 2013(05)
[9]值得关注的国际石油工程前沿技术（Ⅱ）[J]. 杨金华,朱桂清,张焕芝,李晓光,田洪亮,郭晓霞. 石油科技论坛. 2012(05)
[10]深孔加工钻头排屑研究及CAD设计[J]. 刘恒,陈文勇. 制造业自动化. 2009(12)
博士论文
[1]基于红外热像仪的温度测量技术及其应用研究[D]. 李云红.哈尔滨工业大学 2010
[2]发散冷却基础问题的理论研究[D]. 时骏祥.中国科学技术大学 2009
硕士论文
[1]长螺旋钻机麻花钻头钻进过程模拟及结构优化[D]. 许建军.中南大学 2013
[2]嵌入式薄膜热电偶测温刀具传感器的研制[D]. 孙奉道.大连理工大学 2008
[3]微细及小孔电火花加工的关键技术研究[D]. 高升晖.大连理工大学 2008
[4]PDC钻头布齿研究及其计算机辅助设计[D]. 刘建风.成都理工大学 2003
本文编号：3349668
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