周向冲击扭矩作用下PDC钻头的黏滑振动分析

TE921; 黏滑振动是PDC钻头钻井过程中一种常见的现象,它会引起钻头过早失效、钻进效率低等问题,使钻井成本升高.在钻头上部安装一套扭力冲击器,可在钻进过程中给钻头提供一个周期性的高频周向冲击载荷,减少扭矩的积蓄时间,减轻PDC钻进过程黏滑振动.通过对周向扭力冲击器作用下的PDC钻头在钻井过程中的工况分析,结合钻头钻进力学分析和岩石破碎学,建立了PDC钻头在周向往复循环冲击载荷作用下的破岩力学模型.对其数值仿真后结果表明,在一定的冲击扭矩作用下,钻进岩石内聚力为40 MPa的岩层时,卡钻时间减少了51%.这说明对钻头施加周向冲击后可以减轻黏滑振动.研究结果可为周向扭力冲击器在PDC钻头钻井作...

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Published in石油钻采工艺 Vol. 40; no. 3; pp. 287 - 292
Main Authors 李美求, 李嘉文, 李宁, 罗竞波
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 长江大学机械结构强度与振动研究所 2018
Subjects
PDC钻头
周向振动
黏滑振动
扭力冲击器
破岩
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ISSN1000-7393
DOI10.13639/j.odpt.2018.03.002

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Summary:TE921; 黏滑振动是PDC钻头钻井过程中一种常见的现象,它会引起钻头过早失效、钻进效率低等问题,使钻井成本升高.在钻头上部安装一套扭力冲击器,可在钻进过程中给钻头提供一个周期性的高频周向冲击载荷,减少扭矩的积蓄时间,减轻PDC钻进过程黏滑振动.通过对周向扭力冲击器作用下的PDC钻头在钻井过程中的工况分析,结合钻头钻进力学分析和岩石破碎学,建立了PDC钻头在周向往复循环冲击载荷作用下的破岩力学模型.对其数值仿真后结果表明,在一定的冲击扭矩作用下,钻进岩石内聚力为40 MPa的岩层时,卡钻时间减少了51%.这说明对钻头施加周向冲击后可以减轻黏滑振动.研究结果可为周向扭力冲击器在PDC钻头钻井作业过程中的使用提供理论支撑.
ISSN:1000-7393
DOI:10.13639/j.odpt.2018.03.002