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金属加工工艺与设备：英文版 2005年第5期 36-38页

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钻头

金属加工工艺与设备：英文版 2005年第4期 33-35页

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钻头下部未钻开地层的孔隙压力随钻预测

天然气工业 2005年第3期25卷 79-80页

作者：张辉高德利石油大学石油天然气工程学院

在石油钻探过程中,地层压力预测对钻井液密度的选择和合理井身结构设计起着非常重要的作用,也是钻井安全技术中的一个重要问题。传统的地层压力预测是通过对钻前的地震资料进行处理而获得预测结果,而在钻井过程中,则是利用随钻录井数据... 详细信息

在石油钻探过程中,地层压力预测对钻井液密度的选择和合理井身结构设计起着非常重要的作用,也是钻井安全技术中的一个重要问题。传统的地层压力预测是通过对钻前的地震资料进行处理而获得预测结果,而在钻井过程中,则是利用随钻录井数据来监视正钻地层的地层压力变化。由于钻前地震预测的地层压力精度一般较低,因此,预测钻头下部未钻开地层的孔隙压力,只靠钻前的地震预测,其精度不能满足钻井施工的需要。文章基于灰色理论,提出了钻头下部未钻开地层的孔隙压力预测新方法,建立了地层孔隙压力随钻预测灰色模型。该模型根据上部已钻井段的随钻监测结果,对钻头下部未钻开地层的孔隙压力进行随钻预测。应用大量的随钻录井数据对上述模型进行了验证,并成功应用于某油田几口探井。应用结果表明:该模型是合理的,其预测精度较高,能够满足现场施工的安全和技术要求,是一种值得推广的地层孔隙压力随钻预测方法。

关键词：随钻地层孔隙压力地层压力预测录井钻头钻井过程钻井施工地震预测地震资料精度

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仿生耦合聚晶金刚石复合片钻头

石油勘探与开发 2014年第4期41卷 485-489页

作者：高科李梦董博孙友宏孙阳刘婧吉林大学建设工程学院

基于仿生耦合理论设计了仿生耦合聚晶金刚石复合片(PDC),通过摩擦磨损实验研究其性能,制备出仿生耦合PDC钻头并将其用于现场试验。以自然界生物(竹子、人类牙齿、贝壳、树木年轮、蝼蛄等)为仿生原型,从聚晶金刚石和硬质合金材料、聚晶... 详细信息

基于仿生耦合理论设计了仿生耦合聚晶金刚石复合片(PDC),通过摩擦磨损实验研究其性能,制备出仿生耦合PDC钻头并将其用于现场试验。以自然界生物(竹子、人类牙齿、贝壳、树木年轮、蝼蛄等)为仿生原型,从聚晶金刚石和硬质合金材料、聚晶金刚石-硬质合金交接面结构及聚晶金刚石表面非光滑形态3方面入手设计仿生耦合PDC,并开展室内摩擦磨损实验。结果表明:与同尺寸的常规PDC相比,仿生耦合PDC磨耗比提高约18.4%,磨损砂轮速度提高约1.67倍,耐磨性和切削效率都显著提高。现场钻井试验中,根据地层情况和井身结构设计制备了仿生耦合PDC钻头,并与邻井同层常规PDC钻头进行了对比。结果表明:仿生耦合PDC钻头的机械钻速约为常规PDC钻头的2.5倍,可大幅缩短钻井周期、节约钻井成本,经济效益显著。

关键词：仿生耦合聚晶金刚石复合片钻井钻头

基于引射原理的侧吸式反循环钻头结构参数数值研究

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中南大学学报（自然科学版） 2011年第1期42卷 220-226页

作者：范黎明殷琨张永光赵志强赵睿智张晓姜楠楠吉林大学建设工程学院吉林长春130026 吉林省公路勘测设计院吉林长春130026 中国石油天然气集团公司华东勘察设计研究院山东青岛266071 烟台国土资源局山东烟台264003

为进一步提高潜孔锤反循环连续取样钻进时反循环取样效果,减少环空岩粉(岩样)漏失,创新地设计出具有引射器结构的侧吸式反循环钻头,并在试验与计算流体动力学(CFD)数值模拟的基础上通过对钻头喷嘴与接受段入口的距离LNT、喷嘴直径DN、... 详细信息

为进一步提高潜孔锤反循环连续取样钻进时反循环取样效果,减少环空岩粉(岩样)漏失,创新地设计出具有引射器结构的侧吸式反循环钻头,并在试验与计算流体动力学(CFD)数值模拟的基础上通过对钻头喷嘴与接受段入口的距离LNT、喷嘴直径DN、底喷孔直径DT、扩压槽深度LD 4个关键参数对环空气体泄漏量影响规律进行研究,探讨引射原理在提高钻头反循环能力上的可行性及其效果,同时为优化设计提供理论依据。研究结果表明:将引射原理引入到反循环钻头中用于降低环空泄漏,提高反循环效果是完全可行的,且效果明显要好于传统的国内传统反循环钻头的效果好;另外,侧吸式反循环钻头的反循环效果受LNT,DN,DT和LD影响明显,且总存在最优结构参数使其反循环效果达到最佳;对于直径为108 mm的侧吸式反循环钻头,LNT=-10 mm,DN=5 mm,DT=14 mm,LD=40 mm是比较理想的参数组合。

关键词：引射器反循环钻头 CFD 结构参数优化

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固液两相流粒子冲蚀钻头内流道磨损

中南大学学报（自然科学版） 2018年第5期49卷 1228-1236页

作者：赵健张贵才徐依吉王瑞和周卫东韩烈祥中国石油大学(华东)石油工程学院山东青岛266580 中国石油大学(华东)科学技术研究院山东东营257061 中国石油集团川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院四川德阳618300

针对固液两相流粒子冲蚀钻头内流道磨损机制,应用固液两相流离散相模型(discrete phase model,DPM),建立钻头内流道冲蚀磨损的物理模型,获得粒子参数对内流道磨损的影响规律,并进行室内实验,验证DPM模型的有效性。研究结果表明:粒子对... 详细信息

针对固液两相流粒子冲蚀钻头内流道磨损机制,应用固液两相流离散相模型(discrete phase model,DPM),建立钻头内流道冲蚀磨损的物理模型,获得粒子参数对内流道磨损的影响规律,并进行室内实验,验证DPM模型的有效性。研究结果表明:粒子对钻头内流道冲蚀磨损主要分布在内流道收缩面,越靠近钻头中心轴线,磨损率越大;随粒子入口速度的增大,内流道平均磨损率增大;随粒子直径的增大,内流道平均磨损率先减小后增大,最后趋于稳定,当直径为2.0 mm时平均磨损率最小;随粒子体积分数的增大,内流道平均磨损率近似呈直线增加;当粒子入口角度为50°时,内流道平均磨损率最大;压力对于内流道磨损影响较小;进行100 h磨损实验后,钻头内流道的磨损率减小了0.80%。

关键词：固液两相流内流道磨损离散相模型粒子参数钻头

基于振动实测的非均质地层钻头失效分析与对策

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天然气工业 2019年第12期39卷 110-115页

作者：孔华兰凯刘香峰刘明国晁文学郗刘明中石化中原石油工程有限公司钻井工程技术研究院河南省濮阳市457001 中石化中原石油工程有限公司塔里木分公司

四川盆地作为国内页岩气开发的重点区域,通过近几年的不断攻关和实践,机械钻速得到了提高,但由于受地层复杂、可钻性差、非均质性强等地质因素的影响,导致井下钻柱系统不良振动剧烈,容易出现钻头损坏严重、钻速较低等问题,严重影响了钻... 详细信息

四川盆地作为国内页岩气开发的重点区域,通过近几年的不断攻关和实践,机械钻速得到了提高,但由于受地层复杂、可钻性差、非均质性强等地质因素的影响,导致井下钻柱系统不良振动剧烈,容易出现钻头损坏严重、钻速较低等问题,严重影响了钻井时效。为了解决上述难题,以该盆地涪陵工区上二叠统龙潭组-中二叠统茅口组为例,采用井下振动高频测量工具的实测手段,测量了钻头-钻柱系统的动态振动加速度参数,结合地层的岩性和矿物组分分析,研究钻头失效原因与对策,并开展了现场试验。研究结果表明:①在非均质地层中钻进的钻头-钻柱系统产生了大于40 m/s^2的高幅值瞬时冲击振动,高幅值的瞬时冲击是导致钻头先期失效的主要原因;②提出了抑制高幅值的瞬时冲击振动采用"减振+增压"工具组合和避免井下工具共振的钻井参数;③采用钻井新参数的试验井比邻井的高幅值瞬时振动降低了17%,单只钻头进尺增加24%,钻头工作环境得到了较大的改善,钻头使用数量减少。结论认为,该研究成果能够有效地改善钻头-钻柱系统的振动状态,有利于达成延长钻头使用寿命的目标。

关键词：四川盆地钻头可钻非均质振动测量冲击振动加速减振工具临界转速

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新型随钻取心钻头破岩提速工作机理

天然气工业 2018年第6期38卷 97-104页

作者：田家林朱志程文明杨琳西南石油大学机电工程学院西南交通大学机械工程学院

为了获得既能随钻取得岩心又不降低机械钻速的新型钻头,基于前人的研究成果和现有的设计方法,结合随钻取心钻头的结构与破岩特点,设计出了一款全新的随钻取心钻头,并利用台架实验与现场实验对其破岩特性、机械钻速进行测试,将测试结果... 详细信息

为了获得既能随钻取得岩心又不降低机械钻速的新型钻头,基于前人的研究成果和现有的设计方法,结合随钻取心钻头的结构与破岩特点,设计出了一款全新的随钻取心钻头,并利用台架实验与现场实验对其破岩特性、机械钻速进行测试,将测试结果与理论计算结果进行对比分析。结果表明:(1)新型钻头通过在钻头内部设计一个射流专用通道,经射流喷嘴流出的高压钻井液经过吸附通道产生负压作用,将携带所取岩心进入推送通道回到环空;(2)新型钻头提速增效的效果非常明显,在排量为25 L/s的现场实验中,其提速效果介于5%~40%;(3)实验室测试与现场实验新型钻头的破岩性能与理论计算结果吻合,验证了其可靠性。结论认为,新型钻头在破岩过程中具有"吸附下部岩屑、推送上部岩屑"的效果,可降低岩屑重复破碎率,提速增效效果显著。

关键词：随钻取心钻头射流专用通道负压作用破岩钻井机械钻速工作机理

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钻头磨损监测的小波方法研究

西安电子科技大学学报 1998年第2期25卷 204-206,210页

作者：傅瑜徐国华西安电子科技大学应用数学系西安电子科技大学经济管理学院

根据小波变换模极大值的多尺度传播特性，提出了一种去除钻削加工振动监测信号中的随机噪声从而对钻头状态进行评估的方法．实验结果表明，该方法是一种行之有效的方法．

关键词：小波变换钻头磨损监测

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旋切方式作用的新型钻头破岩特性与试验分析

中国石油大学学报（自然科学版） 2015年第3期39卷 156-164页

作者：田家林刘刚杨琳付传红朱永豪庞小林李友西南石油大学机电工程学院四川成都610500 西南交通大学机械工程学院四川成都610031

在分析传统三牙轮钻头破岩特性的基础上,提出一种旋切方式破岩的新型钻头(旋切钻头)。运用柱坐标与复合运动原理,建立破岩过程切削齿的位置方程、速度方程和加速度方程。同时结合算例参数,分析不同齿圈切削齿破岩过程接触段上的速度和... 详细信息

在分析传统三牙轮钻头破岩特性的基础上,提出一种旋切方式破岩的新型钻头(旋切钻头)。运用柱坐标与复合运动原理,建立破岩过程切削齿的位置方程、速度方程和加速度方程。同时结合算例参数,分析不同齿圈切削齿破岩过程接触段上的速度和加速度分布规律。根据加速度计算结果进行切削齿破岩工作力学和失效机制研究。结果表明:在钻进过程中,旋切钻头的切削齿以冲击、旋切方式破岩,不同齿圈切削齿同时切削井壁,且大齿圈切削齿过井眼中心,运动速度快,可有效地提高钻头心部破岩效率。试验结果验证了算例分析和计算方法的正确性,建立的计算方法修正了现有研究的部分错误,且适用于其他牙轮钻头与复合钻头的研究。

关键词：钻头破岩旋切效率机械钻速试验