学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

PDC钻头力学模型实验研究

作　者: 谌湛
导　师: 邹德永
学　校: 中国石油大学
专　业: 油气井工程
关键词: PDC 钻头受力分布模型切削参数计算方法切削齿
分类号: TE921.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 208次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

PDC 钻头的性能主要是以钻速、进尺及其寿命来进行评价,这三个评价因素归根结底,都是由PDC钻头的受力所决定。钻头受力不合理,或导致钻头难以吃入地层,使得钻速慢进尺少,或导致切削齿崩裂、过早脱落磨损,使得钻头寿命变短。所以,PDC钻头的受力问题,是合理设计、高效使用钻头的一个基础。本文主要通过实验手段对PDC钻头的受力问题进行了深入研究:(1)通过调研分析现有的切削参数计算方法,提出了一个新的切削参数概念:井底覆盖面积。并以此概念为基础,提出了“区域次序法”这一新的切削参数计算方法;(2)进行了PDC切削齿单齿实验,采集得到了PDC切削齿所受的正压力和切削力,建立了在不同岩样中,不同直径、后倾角的切削齿所受正压力与切削力的关系模型;(3)进行了模拟钻头的钻进实验。模拟钻头由测力传感器组成,能够测量切削齿所受的轴向力、侧向力和切削力。通过分析实验数据,找出了轴向力及侧向力的关系、正压力与切削力的关系,以此为基础,建立了PDC钻头受力分布模型。在钻压、钻头布齿已知的情况下,通过此模型,可以计算得到PDC钻头上每个切削齿所受的轴向力、侧向力和切削力;(4)根据已建立的PDC钻头受力分布模型,编制了PDC钻头布齿设计和受力分析软件,为进行PDC钻头受力及寿命预测提供了一种科学的手段。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章前言  8-16
  1.1 课题背景、目的及意义  8
  1.2 国内外研究现状及存在的问题  8-14
    1.2.1 PDC 钻头的运动切削模型的研究  9-10
    1.2.2 切削齿受力模型的研究  10-14
  1.3 研究内容和技术路线  14-16
第二章 PDC 钻头切削轨迹研究  16-26
  2.1 “井底覆盖面积”的提出  16
  2.2 PDC 钻头切削参数计算新方法  16-26
    2.2.1 现有的切削参数方法  16-19
    2.2.2 切削参数计算新方法“区域次序法”  19-26
第三章 PDC 切削齿单齿实验  26-42
  3.1 PDC 切削齿受力的影响因素分析  26-27
  3.2 实验设备及方案  27-28
  3.3 实验结果分析  28-40
    3.3.1 正压力对PDC 切削齿所受切削力的影响规律分析  28-29
    3.3.2 切削齿直径及后倾角对PDC 切削齿所受切削力的影响规律分析  29-37
    3.3.3 岩性对PDC 切削齿所受切削力的影响规律分析  37-40
  3.4 PDC 切削齿单齿受力模型的建立  40-42
    3.4.1 模型的建立  40-41
    3.4.2 模型的意义  41-42
第四章 PDC 钻头台架实验  42-52
  4.1 实验设备  42-44
    4.1.1 钻机  42-43
    4.1.2 PDC 切削齿测力传感器  43-44
    4.1.3 岩样  44
  4.2 布齿方案  44-45
  4.3 实验数据分析  45-50
    4.3.1 PDC 钻头受力分析  45-46
    4.3.2 钻压与轴向力关系分析  46-48
    4.3.3 轴向力与侧向力关系分析  48-49
    4.3.4 正压力与切削力关系分析  49-50
  4.4 PDC 钻头受力模型的建立  50-52
第五章 PDC 钻头受力分析软件  52-56
  5.1 软件说明  52
  5.2 软件模块  52-53
    5.2.1 布齿设计模块  52
    5.2.2 PDC 钻头受力分析模块  52
    5.2.3 软件结构图  52-53
  5.3 软件展示  53-56
第六章结论  56-57
参考文献  57-59
致谢  59

PDC钻头力学模型实验研究

内容摘要

全文目录

相似论文