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冲旋钻头结构对其寿命及破岩效率的影响研究

合肥工业大学学报（自然科学版） 2017年第12期40卷 1599-1603页

作者：徐海良郑义赵宏强徐绍军中南大学机电工程学院湖南长沙410083

为研究气体冲旋钻头结构对其破岩性能的影响,文章采用非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,以岩石力学和有限元理论为基础,选择适合岩石侵彻问题的Drucker-Prager本构模型,建立了气体冲旋钻头破岩的有限元模型,模拟不同结构气体冲旋钻头... 详细信息

为研究气体冲旋钻头结构对其破岩性能的影响,文章采用非线性有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,以岩石力学和有限元理论为基础,选择适合岩石侵彻问题的Drucker-Prager本构模型,建立了气体冲旋钻头破岩的有限元模型,模拟不同结构气体冲旋钻头破岩的过程,得到了钻头破岩过程中力与时间的变化曲线以及平均力、比能随结构参数变化的曲线;当第2齿面倾角取25°、第3齿面倾角取44°、露齿高度取7.25mm、钻齿半径取6.75mm时,钻头所受的阻力平均值和钻头破岩所需比能较小,有利于延长气体冲旋钻头的使用寿命,并能提高能量利用率。

关键词：冲旋钻头 ANSYS/LS-DYNA软件有限元齿面倾角载荷波动

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冲旋钻头的现状及发展趋势

矿山机械 2009年第5期37卷 4-8页

作者：黄志强范永涛谭力西南石油大学机电工程学院四川成都610500 中国石油天然气集团公司国际工程公司

阐述了冲旋钻进技术的应用概况以及冲旋钻头的国内外现状,包括改装牙轮钻头、冲击类专用钻头(硬质合金钻头、金刚石钻头)、新型钻头等,并分析了它们各自的特点,提出了冲旋钻头的发展趋势,对我国冲旋钻头的结构优化和新型冲旋钻头的研制... 详细信息

阐述了冲旋钻进技术的应用概况以及冲旋钻头的国内外现状,包括改装牙轮钻头、冲击类专用钻头(硬质合金钻头、金刚石钻头)、新型钻头等,并分析了它们各自的特点,提出了冲旋钻头的发展趋势,对我国冲旋钻头的结构优化和新型冲旋钻头的研制具有重要的指导作用。

关键词：冲旋钻进冲旋钻头硬质合金钻头现状发展趋势

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物探气动冲旋钻头牙齿纳米复合材料试验研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2007年第4期29卷 152-154页

作者：黄志强魏振强李琴谭力王晓凤西南石油大学机电工程学院四川成都610500

针对目前物探气动冲击钻头在工作的过程中,遇到牙齿容易出现磨损和断裂失效的问题。应用纳米复合材料的相关理论和制备技术开展了Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料的系列试验研究,采用纳米改性技术,在硬质合金中掺杂纳米Al2O3制备出Al2O3/W... 详细信息

针对目前物探气动冲击钻头在工作的过程中,遇到牙齿容易出现磨损和断裂失效的问题。应用纳米复合材料的相关理论和制备技术开展了Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料的系列试验研究,采用纳米改性技术,在硬质合金中掺杂纳米Al2O3制备出Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料,并测试其性能,进行组织结构分析和耐磨性、耐冲击性能等试验研究,结果表明:加入3%的纳米Al2O3并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料的组织结构,晶粒明显得到细化;耐磨性和耐冲击性能得到很大提高,较硬质合金YG8提高了7～10倍;为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性,能较好地满足石油物探冲旋钻井的需要。

关键词：冲旋钻头纳米复合材料 Al2O3/WC-Co 组织结构试验研究

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冲旋钻头的现状及发展趋势

石油矿场机械 2009年第2期38卷 92-96页

作者：黄志强范永涛李琴卜燕沈培强黄宇西南石油大学机电工程学院成都610500 重庆大学重庆400030 四川石油管理局装备制造公司成都610051

介绍了冲旋钻进技术的应用概况,阐述了国内外冲旋钻进用冲旋钻头的技术现状,包括改装牙轮钻头、冲击类专用钻头(硬质合金钻头、金刚石钻头)、新型钻头等,并分析了它们各自的特点,提出了冲旋钻头的发展趋势。对我国冲旋钻头的结构优化和... 详细信息

介绍了冲旋钻进技术的应用概况,阐述了国内外冲旋钻进用冲旋钻头的技术现状,包括改装牙轮钻头、冲击类专用钻头(硬质合金钻头、金刚石钻头)、新型钻头等,并分析了它们各自的特点,提出了冲旋钻头的发展趋势。对我国冲旋钻头的结构优化和新型冲旋钻头的研制具有指导作用。

关键词：冲旋钻进冲旋钻头硬质合金钻头发展

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冲旋钻头边齿力学分析及倾角设计

物探装备 2007年第2期17卷 87-91页

作者：黄志强谭力金鑫李琴王晓凤西南石油学院四川成都610500 北京安东奥尔工程技术有限责任公司

文章通过对钻头边齿的力学分析,找出了危险点。明确了牙齿最可能的破坏不是受压或受拉破坏,而是剪切破坏。分析了危险点的应力与钻头边齿倾角的关系,确定了合理的边齿倾角设计范围是30°～45°。在冲击力较小的情况下可放宽到20°～50°... 详细信息

文章通过对钻头边齿的力学分析,找出了危险点。明确了牙齿最可能的破坏不是受压或受拉破坏,而是剪切破坏。分析了危险点的应力与钻头边齿倾角的关系,确定了合理的边齿倾角设计范围是30°～45°。在冲击力较小的情况下可放宽到20°～50°;在冲击力较大的情况下可缩小到35°～40°,为科学设计冲旋钻头边齿倾角提供了理论依据。初步实验结果表明,按照上述准则设计的冲旋钻头寿命得到了有效地提高。

关键词：冲旋钻头力学分析边齿倾角设计

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物探冲旋钻头改进技术试验研究

内江科技 2012年第4期33卷 117-118页

作者：郭恩宏李琴中国石油化工股份有限公司天然气川气东送管道分公司金坛储气库项目部西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室

本文进行了物探冲旋钻头失效分析及其相应改进技术的试验研究。研究结果表明,物探冲旋钻头的失效主要是钻头本体冲击端面出现麻点、剥落和表面下凹,花键断裂,以及钻头牙齿的磨损和断裂,主要原因是其工况条件复杂,受力状况较差,钻头本体... 详细信息

本文进行了物探冲旋钻头失效分析及其相应改进技术的试验研究。研究结果表明,物探冲旋钻头的失效主要是钻头本体冲击端面出现麻点、剥落和表面下凹,花键断裂,以及钻头牙齿的磨损和断裂,主要原因是其工况条件复杂,受力状况较差,钻头本体和牙齿材料自身性能(如:硬度、耐磨性、耐冲击性等)不能满足这样复杂的工况条件等,采用钻头本体热处理工艺后,其强度、硬度和冲击韧性明显提高,有利于防止钻头冲击端面的疲劳破坏和花键侧面的塑性变形和压溃,以及提高钻头头部的耐磨性能。同时纳米复合材料在钻头牙齿中的应用,能有效改善牙齿的耐磨性和耐冲击性能,大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命。

关键词：冲旋钻头失效分析试验研究热处理工艺纳米复合材料

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空气冲旋钻头牙齿失效分析与新材料实验研究

西南石油大学学报（自然科学版） 2010年第4期32卷 175-178页

作者：黄志强沈岳卜艳黄继亮黄伟西南石油大学石油天然气装备教育部重点实验室四川成都610500 中国石化胜利油田物资供应处山东东营257101

针对目前空气冲旋钻头钻进中牙齿频繁断裂、脱落以及磨损严重,导致破岩效率低、使用寿命短等问题,采用纳米改型技术,在硬质合金中掺杂纳米Al2O3制备出Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料,对其性能、组织结构进行分析,对其耐磨性、耐冲击性进... 详细信息

针对目前空气冲旋钻头钻进中牙齿频繁断裂、脱落以及磨损严重,导致破岩效率低、使用寿命短等问题,采用纳米改型技术,在硬质合金中掺杂纳米Al2O3制备出Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料,对其性能、组织结构进行分析,对其耐磨性、耐冲击性进行实验研究,结果表明:加入3%的纳米Al2O3并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al2O3/WC-Co纳米/微米复合材料的组织结构、细化晶粒,复合材料的耐磨性和耐冲击性能得到大幅提高,较硬质合金YG8提高4～8倍。为大幅度提高钻头破岩效率,延长钻头使用寿命提供了可能性。

关键词：冲旋钻头纳米复合材料 Al2O3/WC-Co 组织结构实验研究

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空气冲旋钻头井底流场研究现状

石油矿场机械 2009年第8期38卷 85-88页

作者：谭力毛莉君田佳弋杨建华周显彬川庆钻探国际工程公司成都610051 中油设计西南分公司成都610500 川庆钻探川西钻探公司成都610500

开展空气冲旋钻头井底流场研究有利于解决钻井中存在的岩屑难于上返、在井底重复破碎的问题。介绍了空气冲旋钻头井底流场研究的方法、相关研究的主要内容和结论。现有研究对空气冲旋钻头井底流场研究较少,应尽快开展相关研究,推荐使用... 详细信息

开展空气冲旋钻头井底流场研究有利于解决钻井中存在的岩屑难于上返、在井底重复破碎的问题。介绍了空气冲旋钻头井底流场研究的方法、相关研究的主要内容和结论。现有研究对空气冲旋钻头井底流场研究较少,应尽快开展相关研究,推荐使用数值模拟的方式,在条件允许的情况下应积极开展试验研究作为验证,并提供可靠的依据。

关键词：空气钻井冲旋钻头井底流场数值模拟

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空气冲旋钻井机械钻速仿真算法

重庆大学学报（自然科学版） 2004年第8期27卷 1-6页

作者：林元华李润方施太和梁政林腾蛟西南石油学院石油管力学和环境行为重点实验室成都610031 重庆大学机械传动国家重点实验室重庆400030

钻井机械钻速预测是难题。以前,研究者们常根据现场数据或试验数据,用统计拟合分析方法得出机械钻速的经验或半经验关系式。这些经验或半经验公式包括一些很难确定的系数准确性和可靠性差。为此,作者结合三牙轮钻头有关的理论,建立了空... 详细信息

钻井机械钻速预测是难题。以前,研究者们常根据现场数据或试验数据,用统计拟合分析方法得出机械钻速的经验或半经验关系式。这些经验或半经验公式包括一些很难确定的系数准确性和可靠性差。为此,作者结合三牙轮钻头有关的理论,建立了空气冲旋钻井钻头的真实数学模型、真实井底模型和钻头牙齿与井底岩石互作用模型,用计算机仿真方法预测出了空气冲旋钻井机械钻速。使用表明,该模型可靠,计算结果与实际机械钻速基本一致,研究成果可用于冲旋钻头改进、优化设计和钻井参数优选。

关键词：空气冲旋钻井冲旋钻头机械钻速仿真岩石破碎