第３９卷第３期 ２０１１年５月 石 油 钻 探 技 术 ＰＥＴＲＯＩ ＥＵＭ ＤＲＩＩ Ｉ ＩＮＧ ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ Ｖｏ１．３９ ＮＯ．３ Ｍａｖ，２０１ １
．．钻采机械 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—０８９０．２０１１．０３．０２１
物探冲旋钻头破岩机理仿真研究
范永涛 ，黄志强 ，高德利 ，魏振强。，宋嘉宁
（１．石油工程教育部重点实验室（中国石油大学（北京）），北京１０２２４９；２．石油天然气装备教育部重点实验室（西南石油大学），四 成都６１０５００；３．中国石油安全环保技术研究院，北京１０００８３；４．中国石油工程设计有限公司华北分公司，河北任丘０６２５５０）
摘 要：冲旋钻井技术已广泛应用于油气资源勘探领域，但仍存在一些不足，比如钻具损坏严重、能量传递效率低、 破岩效率有待进一步提高等。因此，有必要进一步揭示物探冲旋钻井中钻头与岩石的互作用机理，为优化设计冲旋钻头 提供理论依据。利用显式动力学分析软件Ｌｓ—ＤＹＮＡ建立了物探冲旋钻头破碎岩石的有限元模型，并进行了计算机仿 真，得到了钻头中心齿、第２排齿、边齿、钻头端面的应力时程图和应力波在钻头中的传播图。仿真结果表明：钻头破岩过 程中，各个牙齿的应力变化非常大，第２排齿的应力峰值最大，其次是中心齿，再次是边齿；钻头喷嘴处的应力远大于钻头 中心端面和排屑槽的应力；应力波在钻头中传播，危险区域经历了从钻头尾部到钻头喷嘴再到牙齿的过程。 关键词：冲击钻井钻头动力学计算机仿真破岩机理应力分析 中图分类号：ＴＥ９２１ ．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ｏ０１－０８９０（２０１１）０３—０１１Ｏ—Ｏ４
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ Ｒｏｃｋ Ｂｒｅａｋｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｇｅｏｐｈｙｓｉｃａｌ Ｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｇ Ｈａｍｍｅｒ Ｂｉｔ
Ｆａｎ Ｙｏｎｇｔａｏ ，Ｈｕａｎｇ Ｚｈｉｑｉａｎｇ ，Ｇａｏ Ｄｅｌｉ ，Ｗｅｉ Ｚｈｅｎｑｉａｎｇ。，Ｓｏｎｇ Ｊｉａｎｉｎｇ
冲旋钻头破岩机理仿真研究
黄志强;范永涛;魏振强;谭力;卜燕
【期刊名称】《西南石油大学学报（自然科学版）》
【年(卷),期】2010(032)001
【摘 要】介绍了冲旋钻井中冲旋钻头与岩石互作用有限元模型的建立过程,并对冲旋钻头在冲击旋转和单纯冲击载荷作用下的破岩过程进行了计算机仿真研究,描述了冲旋钻头破岩过程,求出了相应的钻头破碎岩石的深度、体积时程关系对比曲线,揭示了冲旋钻头的破岩机理--钻头在冲旋作用下破碎岩石的过程可分为4个阶段、钻头破碎岩石深度主要取决于冲击作用而与旋转作用关系不大、破岩体积在冲旋作用下比单纯冲击载荷作用下要大一倍左右,为冲旋钻头在石油工业中的进一步推广应用提供了理论依据.
【总页数】3页(P148-150)
【作 者】黄志强;范永涛;魏振强;谭力;卜燕
【作者单位】西南石油大学机电工程学院,四川,成都,610500;西南石油大学机电工程学院,四川,成都,610500;中国石油安全环保技术研究院,北京,100083;中国石油川庆钻探国际工程公司,四川,成都,610000;西南石油大学机电工程学院,四川,成都,610500
【正文语种】中 文
【中图分类】TE921
【相关文献】 1.盘式单牙轮钻头破岩机理仿真研究 [J], 刘清友;王国荣;牛再举
2.气动冲旋钻头破岩过程仿真研究 [J], 谭力;徐延金;黄志强;李琴;魏振强
3.物探冲旋钻头破岩机理仿真研究 [J], 范永涛;黄志强;高德利;魏振强;宋嘉宁
4.基于LS-DYNA的冲旋钻头牙齿破岩机理仿真研究 [J], 黄志强;谭力;金鑫;李琴;魏振强
5.潜孔钻头破岩机理仿真研究 [J], 宋嘉宁;李琴;谭力;刘成;魏振强
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物探冲旋钻头破岩机理仿真研究
范永涛;黄志强;高德利;魏振强;宋嘉宁
【期刊名称】《石油钻探技术》
【年(卷),期】2011(039)003
【摘 要】冲旋钻井技术已广泛应用于油气资源勘探领域,但仍存在一些不足,比如钻具损坏严重、能量传递效率低、破岩效率有待进一步提高等.因此,有必要进一步揭示物探冲旋钻井中钻头与岩石的互作用机理,为优化设计冲旋钻头提供理论依据.利用显式动力学分析软件LS-DYNA建立了物探冲旋钻头破碎岩石的有限元模型,并进行了计算机仿真,得到了钻头中心齿、第2排齿、边齿、钻头端面的应力时程图和应力波在钻头中的传播图.仿真结果表明:钻头破岩过程中,各个牙齿的应力变化非常大,第2排齿的应力峰值最大,其次是中心齿,再次是边齿;钻头喷嘴处的应力远大于钻头中心端面和排屑槽的应力;应力波在钻头中传播,危险区域经历了从钻头尾部到钻头喷嘴再到牙齿的过程.
【总页数】4页(P110-113)
【作 者】范永涛;黄志强;高德利;魏振强;宋嘉宁
【作者单位】石油工程教育部重点实验室(中国石油大学(北京)),北京102249;石油天然气装备教育部重点实验室(西南石油大学),四川成都610500;石油工程教育部重点实验室(中国石油大学(北京)),北京102249;中国石油安全环保技术研究院,北京100083;中国石油工程设计有限公司华北分公司,河北任丘062550
【正文语种】中 文 【中图分类】TE921+.1
【相关文献】
1.物探冲旋钻头改进技术试验研究 [J], 郭恩宏;李琴
2.冲旋钻头破岩机理仿真研究 [J], 黄志强;范永涛;魏振强;谭力;卜燕
3.盘式单牙轮钻头破岩机理仿真研究 [J], 刘清友;王国荣;牛再举
4.基于LS-DYNA的冲旋钻头牙齿破岩机理仿真研究 [J], 黄志强;谭力;金鑫;李琴;魏振强
5.潜孔钻头破岩机理仿真研究 [J], 宋嘉宁;李琴;谭力;刘成;魏振强
第２８卷第２期 ２００６年４月 石 油 钻 采 工 艺 ＯＩＬ ＤＲＩＬＬＩＮＧ＆ＰＲＯＤＵＣＴＩＯＮ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ Ｖｏ１．２８ Ｎｏ．２ Ａｐｒｉｌ ２００６
文章编号：１０００—７３９３（２００６）０２—００１５—０３
水力脉冲诱发井下振动钻井工具研究
倪红坚 韩来聚 马清明 刘科锋
（１，中国石油大学石油工程学院，山东东营２５７０６１；２．胜利石油管理局钻井工艺研究院，山东东营２５７０１７； ３．山东胜利职业学院石油工程系，山东东营２５７０９８）
摘要：为有效提高深部地层钻井速度，充分发挥水力脉冲钻井和冲击振动钻井的技术优势，提出了水力脉冲诱
发井下振动钻井的技术思想，并研制了相关的钻井工具。该类钻具的基本原理是调制水力脉冲，通过水力能量转 换机构，将压力脉动直接转化为作用于钻头上的周期性 中击栽荷，利用岩石在冲击载荷作用下易于破碎的特点、井
底的水力脉动有助于改善井底岩石应力状态、强化岩屑净化的特性，提高了钻头的破岩钻进效率。实际应用结果 表明，所提出的技术思想确实可行，研制出的工具原理正确，结构可靠，为提高深部地层的钻探效率提供了一个有
效途径，可大面积的推广应用。
关键词：水力脉冲；直接诱发；井下振动；钻井工具；现场试验；机械钻速
中图分类号：ＴＥ９２１．２ 文献标识码：Ａ
实践表明，在不增加地面设备能力的前提下，合
理利用水力能量或以水力能量驱动井下工具进行破
岩、辅助破岩，是当前提高深部地层钻井速度的可行
途径之一。水力脉冲钻井技术 和冲击振动钻井
技术 副是２种较有效的深井钻井技术，这２种技
术主要是利用井底水力脉动，或对钻头施加适当的
周期性冲击载荷，通过改善井底附近岩石或钻头的
受力状况，来提高钻头的破岩钻进效率。但是工作
原理和实际加工制造技术水平等因素限制了这２种
技术的适用范围，Ｅｌ益复杂的现场情况也要求对现
有技术进行改进，为此，提出设想将水力脉冲和冲击
