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反循环钻头井底流场研究及其新产品开发

天然气工业 2004年第9期24卷 51-53页

作者：孟英峰练章华唐波徐彤黄桢冯人伟 "油气藏地质及开发工程"国家重点实验室.西南石油学院四川石油管理局

针对复杂地层的钻井工艺提出了一种有效的新方法 ,即反循环气体钻井技术 ,开发了反循环钻头新产品 ,该产品能有效地提高钻头破岩效率和流场排屑能力。用现代先进的CAD实体设计软件Pro/E把常规 311.1mm钻头巧妙地改造为反循环钻头 ,在... 详细信息

针对复杂地层的钻井工艺提出了一种有效的新方法 ,即反循环气体钻井技术 ,开发了反循环钻头新产品 ,该产品能有效地提高钻头破岩效率和流场排屑能力。用现代先进的CAD实体设计软件Pro/E把常规 311.1mm钻头巧妙地改造为反循环钻头 ,在设计中最重要的参数是反循环钻头挡板 (skirts)形状、结构尺寸以及反循环钻头中心孔眼流道形状和其结构尺寸参数 ,这些参数直接影响井底流场分布及其流体的排屑能力。在研究中把这些参数做为重点进行结构优化设计。用计算流体动力学软件PHOENICS将CAD模型转换为CFD模型 ,对所设计的反循环钻头进行井底流场的计算机仿真模拟研究 ,优化出反循环钻头结构参数和流体入口参数 ,最终优化结果用Pro/E参数化软件开发出了反循环钻头结构参数 ,并在成都总机厂试制了 2只反循环钻头新产品。本研究成果对于复杂地层油气井开采具有重大的意义和应用价值 ,同时可在国内复杂地层钻井技术中推广应用。

关键词：井底流场钻头钻井技术油气井钻井工艺孔眼流体反循环复杂地层入口

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扭矩波动系数法监测钻头运行状况

天然气工业 2013年第6期33卷 76-79页

作者：杨明清李三国王成彪中国地质大学(北京)工程技术学院中国石化石油工程技术服务有限公司测录井事业部中国石化石油工程技术研究院

钻头扭矩参数的变化可以反映钻头运行状况,现有的扭矩参数监测方法受扭矩传感器、钻机型号、操作人员等因素影响较大,用设置扭矩门限值的方法监测钻头运行状况,监测效果较差。为此,提出了用监测"扭矩波动系数"代替现有监测扭矩绝对值的... 详细信息

钻头扭矩参数的变化可以反映钻头运行状况,现有的扭矩参数监测方法受扭矩传感器、钻机型号、操作人员等因素影响较大,用设置扭矩门限值的方法监测钻头运行状况,监测效果较差。为此,提出了用监测"扭矩波动系数"代替现有监测扭矩绝对值的方法,并给出其计算模型:通过对现有采集的扭矩参数进行实时数据处理,实时计算测量点扭矩曲线的平均值、扭矩值的标准差,用测量点扭矩值的标准差与扭矩曲线的平均值的比值绘制出"扭矩波动系数"随使用时间的移动曲线,该移动曲线消除了不同扭矩传感器、不同钻机、不同的操作人员所造成的人为影响,更加客观地反映了钻头牙齿、牙轮的实时工作状况。该方法经过现场试验,能更好地预测钻头寿命终结,提高了钻井效率,取得了较好的效果;该方法立足于现有钻头扭矩参数的测量技术,不增加软硬件设备及人员,可在所有的钻井现场推广使用。

关键词：钻头扭矩波动系数监测计算模型钻头寿命终结

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任意形状钻头切削刃的受力预测模型

中国机械工程 2001年第6期12卷 616-620页

作者：练章华倪军林学文西南石油学院 University of Michigan

建立了钻头切削刃的数学模型 ,并通过钻头切削刃上任意微元的几何关系、运动关系、受力关系及切削原理 ,建立了钻头任意形状切削刃的受力预测模型 ,同时推导出了其具体表达式 ,由第一只钻头的实验结果 ,确定了模型中的相关系数 ,并用第... 详细信息

建立了钻头切削刃的数学模型 ,并通过钻头切削刃上任意微元的几何关系、运动关系、受力关系及切削原理 ,建立了钻头任意形状切削刃的受力预测模型 ,同时推导出了其具体表达式 ,由第一只钻头的实验结果 ,确定了模型中的相关系数 ,并用第二只不同形状的钻头实验和预测进行了验证 ,证明了模型的准确性 ,为钻头寿命的预测模型提供了力的模型 ,同时也为同行学者提供了该领域的研究方法。

关键词：钻头切削刃预测模型轴向力扭矩矢量

基于PCA-SVDD方法的钻头异常钻进识别

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振动与冲击 2015年第13期34卷 158-162页

作者：刘刚刘闯夏向阳裴重潋蔡鹏赵少伟中国石油大学(华东)石油工程学院青岛266580 中海油能源发展安全环保分公司广东湛江524057 中海石油(中国)有限公司天津分公司天津300452

为了快速识别钻头异常钻进情况,达到实时监测丛式井防碰需求,根据钻头振动信号的幅值归一化频数统计特征,提出一种基于PCA-SVDD的钻头异常钻进识别模型。提取钻头正常钻进信号的每一帧数据的归一化频数特征,该特征与波形的真实幅值大小... 详细信息

为了快速识别钻头异常钻进情况,达到实时监测丛式井防碰需求,根据钻头振动信号的幅值归一化频数统计特征,提出一种基于PCA-SVDD的钻头异常钻进识别模型。提取钻头正常钻进信号的每一帧数据的归一化频数特征,该特征与波形的真实幅值大小无关,适合不同工作情况,将提取的特征应用PCA方法降维处理得到钻头正常钻进的特征向量作为训练样本,建立基于PCA-SVDD的钻头异常钻进诊断模型。通过现场数据检验,证明该方法可以有效、快速地识别钻头异常钻进情况。

关键词：钻头异常钻进特征提取 PCA SVDD

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磨料水射流钻头破岩过程的力学分析

中国矿业大学学报 2012年第4期41卷 531-535页

作者：卢义玉沈晓莹汤积仁夏彬伟王景环重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室资源与环境科学学院重庆400044

研究发现钻孔孔底凸台是限制钻头钻进速度的关键因素,为了消除凸台,提高钻进速度,提出利用磨料水射流钻头破碎硬岩.对原三翼钻头和磨料水射流钻头破岩过程进行了受力分析得出原三翼钻头硬岩钻进时破岩方式为磨削,磨料水射流钻头破岩方... 详细信息

研究发现钻孔孔底凸台是限制钻头钻进速度的关键因素,为了消除凸台,提高钻进速度,提出利用磨料水射流钻头破碎硬岩.对原三翼钻头和磨料水射流钻头破岩过程进行了受力分析得出原三翼钻头硬岩钻进时破岩方式为磨削,磨料水射流钻头破岩方式为切削.实验室硬岩钻进实验表明:缩小前导钻头刀片间距的改良型钻头钻进速度是原三翼钻头的1.57倍,扭矩比原三翼钻头增大了11.3%,且磨损加剧;磨料水射流钻头钻进速度是原三翼钻头的3.72倍,扭矩比原三翼钻头减小34.0%,未见明显磨损.理论分析和实验结果表明,磨料水射流钻头从根本上解决了硬岩钻进时速度慢,刀具磨损大的问题.

关键词：钻头破岩方式钻孔速度扭矩

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盘式钻头及其破岩机理

天然气工业 1998年第1期18卷 53-55页

作者：刘清友吴泽兵马德坤西南石油学院钻头研究室

介绍了一种新型齿形结构的牙轮钻头———盘式钻头的结构特点、破岩机理以及国外（特别是前苏联）在盘式钻头方面所做的工作，包括破岩机理方面的研究、实验室和现场试验工作及其在生产实际中的使用情况。对盘式钻头的研究现状及其在目... 详细信息

介绍了一种新型齿形结构的牙轮钻头———盘式钻头的结构特点、破岩机理以及国外（特别是前苏联）在盘式钻头方面所做的工作，包括破岩机理方面的研究、实验室和现场试验工作及其在生产实际中的使用情况。对盘式钻头的研究现状及其在目前生产中推广应用所存在的问题作了简要介绍。并对开展盘式钻头进一步研究的可行性和具体研究方向作了详细阐述。同时对开展盘式钻头研究的重要意义及盘式钻头将在我国石油勘探开发中的作用及应用前景作了阐述。

关键词：油气井盘式钻头钻头结构破岩机理

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人工神经网络在大庆深井钻头优选中的应用

石油学报 2002年第4期23卷 102-106页

作者：阎铁刘春天毕雪亮张书瑞大庆石油学院石油工程系黑龙江安达151400 大庆钻井一公司黑龙江大庆163411

针对大庆地区深井地层硬、温度高、倾角大等特点 ,将对深井钻速影响较大的 12个因素作为输入层神经元 ,建立了人工神经网络优选钻头方法。该方法将钻头优选的定量方法和定性方法相结合 ,使钻头优选结果更加可靠。针对侏罗系地层高硬度... 详细信息

针对大庆地区深井地层硬、温度高、倾角大等特点 ,将对深井钻速影响较大的 12个因素作为输入层神经元 ,建立了人工神经网络优选钻头方法。该方法将钻头优选的定量方法和定性方法相结合 ,使钻头优选结果更加可靠。针对侏罗系地层高硬度、强研磨性等特点 ,研究并试验了几种特殊类型的钻头。根据对新型钻头钻井结果及以往大庆深井钻井所用钻头数据的统计分析 ,建立了大庆地区钻头应用情况数据库。在此基础上 ,应用人工神经网络法对大庆油田深井使用的钻头进行了优选 ,在大庆 2口深井进行的现场试验表明 ,钻井速度提高了 2 0 %以上。

关键词：人工神经网络机械钻速深井钻井钻头优选自适应共振理论

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潜孔锤反循环钻头二级引射装置结构参数研究

中国石油大学学报（自然科学版） 2013年第3期37卷 88-92页

作者：朱丽红黄勇殷琨张大平任红中国石油大学石油工程学院山东青岛266580 吉林大学建设工程学院.吉林长春130026 中油辽河工程有限公司辽宁盘锦124000 胜利石油管理局钻井工艺研究院山东东营267021

二级引射装置能够有效提高贯通式潜孔锤钻进技术的反循环效果。为确定其结构参数,借助计算流体动力学(CFD)数值模拟,研究二级引射孔直径d、中心孔直径D、引射孔角度θ和引射孔距反循环钻头底面距离h等4个结构参数对钻头引射系数n的影响... 详细信息

二级引射装置能够有效提高贯通式潜孔锤钻进技术的反循环效果。为确定其结构参数,借助计算流体动力学(CFD)数值模拟,研究二级引射孔直径d、中心孔直径D、引射孔角度θ和引射孔距反循环钻头底面距离h等4个结构参数对钻头引射系数n的影响,并利用试验方法对CFD计算结果进行验证。结果表明:随二级引射装置结构参数d、D、θ和h的改变,反循环效果发生不同程度变化,且存在某一结构参数组合使反循环效果达到最佳,综合考虑4个参数的影响效果,确定d=11 mm、D=44 mm、θ=30°和h=180 mm为比较合理的结构参数;试验结果与数值模拟结果基本吻合,CFD数值模拟可用于确定结构参数。

关键词：潜孔锤反循环钻头引射装置结构参数

(CrTiAlZr)N多元硬质膜制备及在硬质合金钻头上的应用

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材料热处理学报 2014年第12期35卷 201-205页

作者：张健张钧井治沈阳大学机械工程学院辽宁沈阳110044

采用多弧离子镀技术,通过Ti-Al-Zr三元合金靶与Cr单质靶组合,在YG10X硬质合金钻头上制备了(CrTiAlZr)N多组元硬质膜。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对膜层表面形貌、成分进行了观察和测试,系统考察了膜层的硬度和膜/基附着力。对镀... 详细信息

采用多弧离子镀技术,通过Ti-Al-Zr三元合金靶与Cr单质靶组合,在YG10X硬质合金钻头上制备了(CrTiAlZr)N多组元硬质膜。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)对膜层表面形貌、成分进行了观察和测试,系统考察了膜层的硬度和膜/基附着力。对镀膜钻头进行钻削高速钢试验,并对钻削后的钻头进行观察分析。结果表明,(CrTiAlZr)N多组元硬质膜达到超硬性同时具有良好的膜/基附着力,镀膜后的钻头与未镀膜钻头相比提高钻削寿命近5倍。

关键词： (CrTiAlZr)N多元硬质膜多弧离子镀硬度钻头高速钢