三牙轮钻头井底破碎试验及井底模式初步分析

本文对五种不同类型的牙轮钻头在实验架上所作的井底破碎试验进行了分析比较。并根据它们的井底模式,研究分析其破碎岩石的效果。硬地层钻头采用不等距布齿,软地层钻头采用较大的移轴距和超顶距,可提高钻头破碎岩石的能力。由井底模式的研究分析还证明了三牙轮钻头的牙轮运动为变速转动。钻头钻进时,纯滚动点在牙轮上的位置是变化的,其变化规律主要取决于钻头的结构特点。     

PDC钻头优化设计与CAD系统软件开发

主要介绍ＰＤＣ钻头优化设计与ＣＡＤ系统软件内容、原理和特点。该软件是在ＰＤＣ钻头几何学、运动学、切削力学和岩石破碎学的基础上，运用ＣＡＤ、优化设计和计算机仿真等现代设计方法，自行开发的一套设计软件。它由几何结构设计、工作性能模拟和ＣＡＤ绘制设计图三部分组成，实现ＰＤＣ钻一过程的电算化。使用表明，该软件原理新颖、速度愉、精度高、操作方便，能够大幅度提高ＰＤＣ钻头的设计效率和设计质量。     

三牙轮钻头齿面结构对破岩效率影响的研究

本文叙述了三牙轮钻头齿面结构对破岩效率影响的研究方法,研究工作是用全尺寸钻头在地面钻头试验架上进行。作者根据试验钻头对不同岩石钻进时所测得的钻进参数、钻进指标和钻头的井底模式,结合它们的齿面结构,分析其对破岩效率的影响,找出各钻头齿面结构的优缺点。从而对现有国产钻头提出改进意见,并将所获得的认识用于新钻头的设计之中。     

牙轮钻头主要结构参数的优化设计

根据牙轮钻头与岩石相互作用机理，引出了平面模型和空间模型的概念。平面模型反映牙齿在井底的刮切面积，空间模型反映了牙齿破碎岩石的体积。基于这两种模型分别建立了优化目标函数，并采用多目标优化方法对两种型号钻头（ＸＨＰ２ｂ和ＸＨＰ３ｓ）的主要结构参数进行了优化计算，结果表明对ＸＨＰ２ｂ钻头的优化效果比较显著。通过用优化后的结构参数重新设计制造出的钻头的现场应用情况很好，机械钻速提高１０％－２０％左右。     

牙轮钻头的现代设计方法

介绍一种牙轮钻头的现代设计方法。设计过程全部使用计算机辅助设计和优化设计。采用这种方法不仅能进行钻头的几何结构设计,还可进行钻头的性能设计。在设计过程中能预知钻头牙齿在井底的破岩情况,获得钻头破岩过程的本质特征。因此能大大提高设计工作的科学性,减少盲目试探,缩短新钻头的研制周期。     

牙轮钻头侧切试验研究

在定向井、水平井的造斜和扭方位作业中,钻头的保径侧切功能是影响钻井速度和井身质量的重要因素之一。模拟三牙轮钻头保径侧切齿形刮切破碎井壁岩石形成过渡带的运动,建立了试验装置;选择典型岩石,组合不同齿形、不同布齿结构、不同试验参数,进行了牙齿破岩及受力分析。研究结果对研究开发保径侧切功能强的造斜扭方位专用钻头具有实用价值,为合理确定保径侧切齿的齿形及布齿结构提供了技术依据。该项成果已在国内开发的第一种造斜扭方位专用钻头的设计中应用,并获得了成功。     

牙轮钻头CAD原理及其方法

主要介绍计算机辅助牙轮钻头设计的全套软件的内容、原理和特点。这套软件是以空间解析几何原理为基础,以参数式绘图方法为主,以模块绘图和交互式绘图为补充,是按照牙轮钻头空间啮合图、总装图和各零件图的设计与绘图要求而编制程序的。     

三牙轮钻头台架试验与井底模式分析

三牙轮钻头地面台架试验与井底模式的分析是对牙轮钻头设计的合理性进行检验与改进的最简便又较真实的方法。在国外早已采用,国内尚属首次。 本论文详细的介绍了成都石油总机厂制造的8 1/2″XHP 4-1与川_1M—9X型三牙轮钻头在花岗岩、石灰岩与砂岩中钻进时各种参数的测量数据与所钻出的井底模式,并与美国8 1/2″J44,J55R、F3、HP51及J77型三牙轮钻头进行对比研究。 文中有各种井底模式的照片与测得的各种钻进参数值,并对它们进行了理论分析,提出了如何改进8 1/2″XHP4-1型钻头齿面布置及合理使用构改进意见,为我国改进钻头设计及使用提供参考。     

小井眼PDC钻头的自平衡抗回旋技术

针对小井眼PDC钻头的实际工作条件,提出了在小井眼钻井中具有普遍意义的PDC钻头的横向力自平衡抗回旋技术.分析了钻头的受力状态与钻头回旋运动之间的关系,并对自平衡抗回旋技术的基本原理、设计方法和技术准则作了阐述.将该技术应用到小尺寸PDC钻头设计中,开发出可在直井、定向井以及水平井等各种小井眼钻井中使用的新型直径为114mmPDC钻头.简要介绍了该钻头的设计原理、结构特点和重要的技术参数.小井眼PDC钻头在大港油田直径为140mm套管开窗侧钻井的钻井工程中取得了良好的技术效益和经济效益.磨损分析结果表明,切削齿磨损速率低,磨损量均衡,聚晶金刚石层未见明显的脆性崩裂,具有良好的抗回旋性能.     

天然金刚石钻头CAD技术

我院钻头研究室将ＣＡＤ技术应用到天然金刚石钻头设计领域，开发出国内第一套天然金刚石钻头ＣＡＤ软件。文中简述了该软件的内容、功能及编制原理。