油气井磨铣工具的性能评价及工作参数优选

作     者：车家琪 王旱祥 张砚雯 刘延鑫 王雨婷 杜明超 马少华 赵玉明 CHE Jiaqi;WANG Hanxiang;ZHANG Yanwen;LIU Yanxin;WANG Yuting;DU Mingchao;MA Shaohua;ZHAO Yuming

作者机构：中国石油大学(华东)海洋物探及勘探设备国家工程实验室 中国石油大学(华东)机电工程学院 中国石油集团海洋工程(青岛)有限公司 中国石油大学(华东)石油工业训练中心 

出 版 物：《天然气工业》 (Natural Gas Industry)

年 卷 期：2021年第41卷第2期

页      面：140-148页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0815[工学-水利工程] 0813[工学-建筑学] 082002[工学-油气田开发工程] 0814[工学-土木工程] 

基　　金：国家科技重大专项“煤层气排采设备与工艺技术研究”(编号:2016ZX05042-004) 中央高校基本科研业务费专项、海洋物探及勘探设备国家工程实验室开发基金“海洋油气井钻铣工艺多尺度多物理场研究及参数优化”(编号:20CX02306A) 研究生创新工程资助项目“海洋油气井钻铣工艺多尺度多物理场工作机理研究”(编号:YCX2020060)。 

主　　题：深海油气井 磨铣工具 工作性能 逆向工程 钻压 转速 进尺量 扭矩 

摘      要：针对目前深海油气井磨铣工具进尺慢、易打滑、磨不动等问题,同时考虑磨铣工具结构不规则、种类繁多、建模难度大等因素,以M97斜坡式磨铣工具为研究对象,通过三维激光扫描仪获得三维扫描模型,基于逆向工程建立全尺寸磨铣工具仿真模型,同时开发磨铣工具实验系统进行结果验证,最后完成磨铣工具性能评价及工作参数优选。研究结果表明:①仿真和实验后的工件表面均为带有中心支点的环形切痕,仿真扭矩误差仅为7.78%;②磨铣工具工作过程可分为单磨粒切削、平面切削和深度切削三个阶段,磨粒应尽量布置在钻进方向的同一平面,避免出现单磨粒切削阶段,防止单个磨粒过载而导致失效问题;③钻压和转速相互影响,共同决定了磨铣工具的工作效率和工作安全;④建立了磨铣工具工作性能评价图版及优选工作参数表,可以根据现场施工需求优选工作参数,进而改善磨铣工具工作性能。结论认为,该分析方法精度高,分析结果可以有效改善磨铣工具的工作性能,能够满足深海油气井高效安全开发的需求。