PDC钻头布齿参数逆向分析技术研究

发布时间：2017-12-07 07:20

  本文关键词：PDC钻头布齿参数逆向分析技术研究

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【摘要】：本文针对PDC钻头布齿设计的多样性与灵活性,为了提高PDC钻头布齿设计的科学性与效率,提出一种PDC钻头布齿参数的逆向分析技术。在PDC钻头的点云数据处理、切削齿模型重构、布齿设计参数反求以及布齿参数的优化设计四个方面开展了研究工作。以成熟的PDC钻头或者使用效果并不理想的钻头为原型,使用非接触式光学扫描设备,获取钻头的外形点云数据,基于PCL(Point Cloud Library)开源编程库实现对点云数据的处理、切削齿结构特征提取以及切削齿模型的重构。在模型重构的基础上,根据PDC钻头几何学原理推导出原型钻头的设计参数(布齿参数),这个过程也称为反求设计参数。在反求布齿参数的基础上根据成熟的仿真计算模型的结果,结合钻头实际使用情况为钻头的布齿设计提供理论帮助与指导。在此基础上结合成熟的优化思想与优化模型,分别建立了钻头布齿参数的切削量、磨损速度与侧向力平衡优化模型。针对某一型号的PDC钻头使用逆向分析技术,高精度反求出全部布齿参数,通过逆向工程中的检测软件分析了重构模型与反求参数的误差;使用等磨损优化模型与侧向力平衡优化模型对其布齿参数进行优化,根据仿真方法分析了优化前后PDC钻头的切削参数,同时结合优化后的PDC钻头在邻井使用的钻井参数对逆向分析技术的效果做了分析和检验。研究结果表明:优化后的PDC钻头具有更高的机械钻速与钻进深度。PDC钻头布齿参数逆向分析技术为PDC钻头的个性化设计提供了一种全新的设计思路。
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE921.1

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本文编号：1261576