井底模式特征量的提取与模糊聚类分析

通过对井底模式形状的研究,对井底模式特征进行了探讨,提出了一组特征量,并用Fuzzy聚类方法分析得出特征量和钻头结构密切相关。用本文建立的机械钻速、牙轮传动比等参数的预测计算式计算的结果与实验结果吻合较好。

井底模式与钻头结构关系

论述了钻井过程中钻头结构、钻井参数和岩石性质对井底模式的影响。通过对井底模式的研究，得出了可用反映宏观曲面的６个勒让得系数和模糊代表微观曲面的７个钻井参数来描述井底模式特征的结论。利用Ｆｕｚｚｙ聚类方法进行的分析表明，井底模式表征参数与钻头结构密切相关。按文中建立的机械钻速、牙轮转速比等参数预测计算式进行计算的结果与实验结果基本一致。

井底模式光电三维面形自动测量系统

提出一种用于井底模式探测与分析的光电三维面形自动测量系统。介绍了三维面形测量的基本原理、系统结构和技术特点。该系统能够无损、快速,精确地测量整个井底模式的三维面形数据,包括刮痕与破碎坑的大小、形状、深度、面积和体积等,并将井底模式全部数字化。

探测与分析井底模式的新方法

井底模式就是钻头在钻凿岩石的过程中,钻头牙齿在井底岩石上打出凹坑的集合。使用井底模式探测与分析系统,探测与分析井底模式,能精确测定整个井底模式包括划痕与破坏坑大小、形状、深度、面积、体积等在内的井底三维形态的数据信息,能在2～3分钟内完成整个井底模式采样,10～12分钟内完成信息处理,输出模式的三维坐标数字量,对井底形状进行多位的三维显示。

偏心单牙轮钻头井底破岩轨迹研究

偏心单牙轮钻头有一个球形牙轮,牙轮旋转中心线与钻头中心线相交于一点,该交点与牙轮球心之间有偏移距离。针对偏心单牙轮钻头的结构和运动特点,利用复合圆柱坐标系统的基本原理,建立了偏心单牙轮钻头几何学基本方程和牙齿对岩石的吃入条件。在此基础上以楔形齿为对象研究了偏心单牙轮钻头井底破岩轨迹的形成,并编制了井底轨迹图仿真软件以模拟牙齿的凿岩轨迹。通过台架试验,所得仿真井底轨迹图与实际井底轨迹非常吻合,表明关于偏心单牙轮钻头的基本理论的研究是正确的,编制的仿真软件是可信的。

复合钻井工况下牙轮钻头井底轨迹仿真分析及钻头改进

运用井底轨迹仿真软件生成复合钻井工况下牙轮钻头井底轨迹,寻找在复合钻井工况下,牙轮钻头齿槽磨损导致断轮尖的原因,提出适合于复合钻井作业的牙轮钻头解决方案。

复合钻井工况下牙轮钻头井底轨迹仿真分析及钻头改进

本文主要论述运用井底轨迹仿真软件生成复合钻井工况下牙轮钻头井底轨迹,从而说明在复合钻井工况下,牙轮钻头齿槽磨损导致断轮尖的原因,并提出了适合于复合钻井作业的牙轮钻头解决方案。井底轨迹仿真结果和钻头实际使用情况表明,该方案能全面均匀覆盖井底,避免产生未破碎岩石凸台,从而克服牙轮钻头齿槽磨损、断轮尖的问题。

牙轮钻头单牙轮的破岩仿真研究

牙轮钻头在井底破碎岩石过程中受顶部钻压、自身动载荷以及井底接触岩石的随机冲击碰撞作用,存在牙齿与岩石交替压入、刮切和滚动的运动状态,受力情况相当复杂。基于岩石弹塑性本构关系和等效塑性应变的岩石破坏准则,考虑井底围压以及钻头与岩石互作用随机接触碰撞,采用有限单元法建立了牙轮钻头与井底岩石互作用下系统非线性动力学模型。探讨了牙轮钻头在破碎井底岩石过程中的运动规律及力学性能,对岩石破碎坑的形成过程进行了仿真,为有效预测和控制井眼轨迹的形成,实态工况下整体钻柱系统耦合非线性动力学研究提供了理论依据。

单牙轮钻头——钻井技术的新选择

单牙轮钻头以切削方式破岩，形成具有网状切削轨迹的井底模式。在这种独特的切削方式中，牙齿和岩石有足够的接触时间，比冲击方式传递的能量更充分，破岩效率更高；同时单牙轮钻头接触井底的牙齿数多，牙齿受力均匀，有利于切削结构的工作，延长轴承系统的寿命；单牙轮钻头只有一个牙轮，结构简单，轴承空间大，便于进行结构改进，也使钻头尺寸容易小型化；单牙轮钻头牙轮的转速比钻头的转速低，使之能满足井下动力钻具对钻头提出的高转速的要求。介绍了单牙轮钻头工作原理，分析比较了单牙轮钻头，三牙轮钻头和PDC钻头的工作特点，认为单牙轮钻头是深头，小井眼和井下动力钻井技术中一种可选的新型钻头。