相似材料模型法在研究行星钻头破岩效率中的应用

根据机械破岩的特点,本文导出了模拟大断面岩石机械破碎应满足的相似条件;配制了一种可模拟工程中常见岩石的相似材料;研究了如何设计和制作大尺寸相似材料模型;并以研究行星钻头破岩效率为例,分析了这种试验方法的具体应用。研究表明,用相似材料模型研究大断面岩石的机械破碎和研究其它岩石力学问题相比,主要差异在于其相似条件,而产生此差异的主要原因是,研究岩石机械破碎时可不考虑岩石自重的影响。

行星钻头转向滚刀破岩机理

行星钻头具有破岩效率高、旋转扭矩小、耗电省等优点，本文叙述了行星钻头的破岩过程，对全断面钻进时所构成的破碎网进行了深入的讨论，论述了转向滚刀的破岩特点。通过试验，提出了刀具的布置方案和主要参数的计算，对其破岩效果进行了分析。

行星钻头刀具运动轨迹研究

分析了行星式破岩钻头的优势、破岩机理和钻头刀具运动规律,提出了模型建立的假设条件,建立了行星钻头刀具破岩轨迹的数学模型,推导出刀具轨迹的数学方程。分析研究各参数与轨迹方程的互相关系,提出有利于行星钻头钻进的尺寸参数设计。最后,根据数学模型的轨迹方程推导出了能够保证行星钻头有效破岩钻进的参数条件。

PDC钻头反扭矩分析及控制技术

定向滑动钻井时,PDC钻头上产生的反扭矩变化较大,导致工具面控制不稳,影响了钻进的连续性和速度。采用有限元数值模拟技术定量地分析了PDC钻头破岩时产生的扭矩,进一步证实存在较大反扭矩。介绍了Southard钻井技术公司最近研制的一种无反扭矩钻井工具,即行星钻头驱动器。该工具构思巧妙、设计新颖,通过控制定向钻井时PDC钻头上产生的反扭矩及其变化,从而提高钻进效率,具有一定的发展前景。