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ABAQUS二次开发在PDC单齿破岩仿真中的应用
被引量:
9
1
作者
吴泽兵
张帅
+2 位作者
郭龙龙
王文娟
潘玉杰
《西安石油大学学报(自然科学版)》
CAS
北大核心
2020年第1期104-109,共6页
为了简化建立PDC单齿与岩石互作用模型的繁琐过程,提高PDC单齿破岩仿真的分析效率,使用Python语言和ABAQUS GUI建立了PDC单齿破岩仿真插件。该插件实现了PDC单齿结构参数、切削深度、前倾角和侧倾角的参数化建模;自动完成网格划分、边...
为了简化建立PDC单齿与岩石互作用模型的繁琐过程,提高PDC单齿破岩仿真的分析效率,使用Python语言和ABAQUS GUI建立了PDC单齿破岩仿真插件。该插件实现了PDC单齿结构参数、切削深度、前倾角和侧倾角的参数化建模;自动完成网格划分、边界条件定义、材料定义;后处理中结果输出及数据储存的功能。最后对仿真结果的合理性进行分析与对比,验证了使用该插件建立PDC单齿切削模型的正确性,为研究PDC单齿破岩性能提供了一个便携高效的分析平台,并为ABAQUS二次开发在其他领域的应用提供了借鉴。
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关键词
pdc单齿
破岩仿真
ABAQUS二次开发
前倾角
PYTHON
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职称材料
“攻击性”PDC单齿结构的仿真实验研究
2
作者
胡珊珊
《科技信息》
2013年第6期170-170,171,共2页
本文利用ansys/Ls-dyna有限元显示动力学分析软件,模拟PDC单齿切削岩层的过程,提取PDC单齿上的不同切削深度所对应的切向力和轴向力,得出切削力与切削深度的关系。采用三因素三水平的正交试验,得出前倾角、侧转角、切削面的倾斜角对&qu...
本文利用ansys/Ls-dyna有限元显示动力学分析软件,模拟PDC单齿切削岩层的过程,提取PDC单齿上的不同切削深度所对应的切向力和轴向力,得出切削力与切削深度的关系。采用三因素三水平的正交试验,得出前倾角、侧转角、切削面的倾斜角对"攻击性"影响的大小顺序。并得出在平面切削时,前倾角对PDC单齿"攻击性"的影响规律是:前倾角越大,"攻击性"越差。这些分析结论为改进"攻击性"PDC钻头的切削结构提供了理论参考依据。
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关键词
有限元
“攻击性”
pdc单齿
切削结构
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职称材料
超深层井底应力环境下PDC单齿破岩机理研究
被引量:
11
3
作者
孟昭
毛蕴才
+2 位作者
张佳伟
纪国栋
郭卫红
《石油机械》
北大核心
2020年第5期1-7,共7页
为了提高深部地层钻井机械钻速,结合高温高压条件下岩石的特性进行了室内试验,研究了超深层井底应力环境下PDC钻头切削齿破岩机理和PDC切削齿几何参数(前倾角)对钻进效果的影响,同时进行高温高压敏感性分析并对作业参数进行了优选。研...
为了提高深部地层钻井机械钻速,结合高温高压条件下岩石的特性进行了室内试验,研究了超深层井底应力环境下PDC钻头切削齿破岩机理和PDC切削齿几何参数(前倾角)对钻进效果的影响,同时进行高温高压敏感性分析并对作业参数进行了优选。研究结果表明:在高温高压条件下前倾角对岩石破碎规律的影响与常温常压基本一致,前倾角20°左右时破岩效果最好;在高围压环境下,钻进速度随着温度的升高而增加,当钻压较小时,钻进速度增大趋势较缓,当钻压超过某一值后,钻进速度随温度的升高显著增加;高温高压条件下岩石的破碎规律与常温常压下基本相同,钻进速度随钻压及转速的增大而增加,但是增加幅度变小。研究结果可为钻头结构和钻进参数的进一步优化设计提供一定的指导。
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关键词
超深层
pdc单齿
破岩机理
前倾角
钻压
转速
围压
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职称材料
PDC钻头单齿破岩模拟仿真参数化分析技术研究
4
作者
李勇
饶攀攀
樊思成
《设备管理与维修》
2023年第4期30-33,共4页
利用ABAQUS二次开发接口与Python语言建立PDC钻头单齿破岩模拟仿真插件程序,通过参数化建模,自动完成部件定义、装配、网格划分、边界条件设定、结果输出及数据文件储存的全流程功能。采用该技术分析PDC钻头单齿不同几何参数和切削参数...
利用ABAQUS二次开发接口与Python语言建立PDC钻头单齿破岩模拟仿真插件程序,通过参数化建模,自动完成部件定义、装配、网格划分、边界条件设定、结果输出及数据文件储存的全流程功能。采用该技术分析PDC钻头单齿不同几何参数和切削参数下的破岩效率,对PDC钻头齿形优化选型和布齿设计具有重要指导意义。
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关键词
参数化建模
pdc
钻头
单齿
破岩模拟
ABAQUS二次开发
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职称材料
基于单齿多维度冲击破岩机理仿真研究
被引量:
2
5
作者
齐悦
柳贡慧
+3 位作者
李军
查春青
田玉栋
李玉梅
《石油机械》
北大核心
2023年第12期1-7,共7页
扭转冲击钻井破岩模式的提出及应用提高了对井筒周向岩石的切削效率。为了提高复合冲击的破岩效率及轴向冲击频率与扭转冲击频率的最优配比,建立了复合冲击系统的三维有限元数值模型,模拟了PDC单齿与岩石的动态相互作用;通过灵敏度分析...
扭转冲击钻井破岩模式的提出及应用提高了对井筒周向岩石的切削效率。为了提高复合冲击的破岩效率及轴向冲击频率与扭转冲击频率的最优配比,建立了复合冲击系统的三维有限元数值模型,模拟了PDC单齿与岩石的动态相互作用;通过灵敏度分析,研究了复合冲击中牙齿扭向冲击速度、动态扭转冲击载荷幅值、扭转冲击与轴向冲击频率配比对切削力和切削深度的影响。研究结果表明:扭向冲击速度越大,切削力越大,切削力的幅值越大;切削力随着冲击时间先增大后减小,随着动态扭转冲击载荷幅值的增加,切削力的振幅增大,切削力越快达到峰值;随着扭向冲击速度增加,切削深度幅值和切削力幅值均增大,切削深度曲线呈阶跃特征,牙齿最大切削深度随动态扭转冲击载荷幅值增大而增大;扭转冲击频率与轴向冲击频率的配比关系存在一个最优值。所得结论可为复合冲击破岩工具的后续开发和优化提供理论支持。
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关键词
复合冲击钻井
破岩机理
pdc单齿
切削力
冲击速度
轴向冲击
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职称材料
PDC 钻头齿的破岩机理和性能测试方法研究现状
6
作者
李彦操
《金刚石与磨料磨具工程》
CAS
北大核心
2023年第5期553-567,共15页
聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头,是钻井工程中主要破岩工具之一。PDC钻头切削齿的破岩效率、耐磨性、热稳定性和抗冲击性等性能指标对PDC钻头的使用效果影响很大,相关研究在国内外备受关注。本文总结了国...
聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头,是钻井工程中主要破岩工具之一。PDC钻头切削齿的破岩效率、耐磨性、热稳定性和抗冲击性等性能指标对PDC钻头的使用效果影响很大,相关研究在国内外备受关注。本文总结了国内外有关PDC钻头齿破岩机理和性能测试的实验装置、测试方法等代表性成果,按照PDC钻头齿与岩石相互作用的方式,相关实验主要包括5大类:PDC钻头齿直线切削实验、旋转切削实验、落锤冲击实验、PDC钻头单齿静压实验以及全尺寸PDC钻头实验;按照测试目的,又可分为PDC钻头齿的破岩机理和性能测试2大类。通过调研分析这些实验研究的优缺点,以期为PDC钻头齿的研究与优化、PDC钻头的整体个性化设计等提供参考。
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关键词
pdc
钻头齿
直线切削实验
旋转切削实验
落锤冲击实验
pdc单齿
静压实验
全尺寸
pdc
钻头实验
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职称材料
冲击频率可调的钻井提速工具结构设计与试验
7
作者
田雨
张昕
+3 位作者
张鹏翔
孙耀宁
许晨星
宋西岩
《石油机械》
北大核心
2024年第2期36-43,共8页
二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。...
二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。基于工具的结构特点和工作原理,确定了冲锤碰撞过程中产生的冲击力,建立了单齿破岩仿真模型,进行动力学仿真分析。仿真分析结果表明:随着冲击频率的增加,机械钻速与岩石内部最大主应力整体呈上升趋势,但超过一定的冲击频率时,机械钻速与岩石内部主应力将会下降;在花岗岩等硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为18 Hz;在砂岩等中硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为16 Hz。现场试验验证了工具原理的正确性,使用该工具在硬地层与中硬地层钻进中,与邻井相比机械钻速分别提高103.2%和27.0%。所得结论可为频率可调的钻井提速工具的进一步优化及现场应用提供参考。
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关键词
机械钻速
冲击频率
pdc单齿
设计参数
现场应用
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职称材料
题名
ABAQUS二次开发在PDC单齿破岩仿真中的应用
被引量:
9
1
作者
吴泽兵
张帅
郭龙龙
王文娟
潘玉杰
机构
西安石油大学机械工程学院
出处
《西安石油大学学报(自然科学版)》
CAS
北大核心
2020年第1期104-109,共6页
基金
陕西省重点研发计划项目“针对陕西页岩气地层的混合钻头破岩机理研究及性能评估方法”(2018KW-12)
文摘
为了简化建立PDC单齿与岩石互作用模型的繁琐过程,提高PDC单齿破岩仿真的分析效率,使用Python语言和ABAQUS GUI建立了PDC单齿破岩仿真插件。该插件实现了PDC单齿结构参数、切削深度、前倾角和侧倾角的参数化建模;自动完成网格划分、边界条件定义、材料定义;后处理中结果输出及数据储存的功能。最后对仿真结果的合理性进行分析与对比,验证了使用该插件建立PDC单齿切削模型的正确性,为研究PDC单齿破岩性能提供了一个便携高效的分析平台,并为ABAQUS二次开发在其他领域的应用提供了借鉴。
关键词
pdc单齿
破岩仿真
ABAQUS二次开发
前倾角
PYTHON
Keywords
pdc
cutter
rock-breaking simulation
secondary development of ABAQUS
rake angle
Python
分类号
TE928 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
“攻击性”PDC单齿结构的仿真实验研究
2
作者
胡珊珊
机构
长江大学机械工程学院
出处
《科技信息》
2013年第6期170-170,171,共2页
文摘
本文利用ansys/Ls-dyna有限元显示动力学分析软件,模拟PDC单齿切削岩层的过程,提取PDC单齿上的不同切削深度所对应的切向力和轴向力,得出切削力与切削深度的关系。采用三因素三水平的正交试验,得出前倾角、侧转角、切削面的倾斜角对"攻击性"影响的大小顺序。并得出在平面切削时,前倾角对PDC单齿"攻击性"的影响规律是:前倾角越大,"攻击性"越差。这些分析结论为改进"攻击性"PDC钻头的切削结构提供了理论参考依据。
关键词
有限元
“攻击性”
pdc单齿
切削结构
分类号
TG156.33 [金属学及工艺—热处理]
下载PDF
职称材料
题名
超深层井底应力环境下PDC单齿破岩机理研究
被引量:
11
3
作者
孟昭
毛蕴才
张佳伟
纪国栋
郭卫红
机构
中国石油集团工程技术研究院有限公司
中国石油大学(北京)石油工程学院
中国石油勘探与生产分公司
出处
《石油机械》
北大核心
2020年第5期1-7,共7页
基金
中国石油天然气集团有限公司重大科技专项“高效PDC钻头研究与应用”(2018E-2102)
中国石油天然气集团有限公司“十三五”后两年重大科技项目“激光、超声波与机械联合破岩方法研究”(2019A-3908)。
文摘
为了提高深部地层钻井机械钻速,结合高温高压条件下岩石的特性进行了室内试验,研究了超深层井底应力环境下PDC钻头切削齿破岩机理和PDC切削齿几何参数(前倾角)对钻进效果的影响,同时进行高温高压敏感性分析并对作业参数进行了优选。研究结果表明:在高温高压条件下前倾角对岩石破碎规律的影响与常温常压基本一致,前倾角20°左右时破岩效果最好;在高围压环境下,钻进速度随着温度的升高而增加,当钻压较小时,钻进速度增大趋势较缓,当钻压超过某一值后,钻进速度随温度的升高显著增加;高温高压条件下岩石的破碎规律与常温常压下基本相同,钻进速度随钻压及转速的增大而增加,但是增加幅度变小。研究结果可为钻头结构和钻进参数的进一步优化设计提供一定的指导。
关键词
超深层
pdc单齿
破岩机理
前倾角
钻压
转速
围压
Keywords
ultra-deep layer
single-tooth
pdc
rock breaking mechanism
forward inclination
WOB
rotary speed
confining pressure
分类号
TE921 [石油与天然气工程—石油机械设备]
下载PDF
职称材料
题名
PDC钻头单齿破岩模拟仿真参数化分析技术研究
4
作者
李勇
饶攀攀
樊思成
机构
中国石油渤海石油装备制造有限公司
中国石油物资沧州有限公司
出处
《设备管理与维修》
2023年第4期30-33,共4页
文摘
利用ABAQUS二次开发接口与Python语言建立PDC钻头单齿破岩模拟仿真插件程序,通过参数化建模,自动完成部件定义、装配、网格划分、边界条件设定、结果输出及数据文件储存的全流程功能。采用该技术分析PDC钻头单齿不同几何参数和切削参数下的破岩效率,对PDC钻头齿形优化选型和布齿设计具有重要指导意义。
关键词
参数化建模
pdc
钻头
单齿
破岩模拟
ABAQUS二次开发
分类号
TE921 [石油与天然气工程—石油机械设备]
TP273 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
基于单齿多维度冲击破岩机理仿真研究
被引量:
2
5
作者
齐悦
柳贡慧
李军
查春青
田玉栋
李玉梅
机构
中国石油大学(北京)石油工程学院
北京工业大学机械工程及应用电子技术学院
北京信息科技大学高动态导航技术北京市重点实验室
出处
《石油机械》
北大核心
2023年第12期1-7,共7页
基金
国家自然科学基金重大科研仪器项目“钻井复杂工况井下实时智能识别系统研制”(52227804)
国家自然科学基金青年基金项目“干热岩储层双重介质射孔簇内复杂多裂缝起裂及扩展机理研究”(52104001)
北京市教育委员会科学研究计划项目(KM202111232004)。
文摘
扭转冲击钻井破岩模式的提出及应用提高了对井筒周向岩石的切削效率。为了提高复合冲击的破岩效率及轴向冲击频率与扭转冲击频率的最优配比,建立了复合冲击系统的三维有限元数值模型,模拟了PDC单齿与岩石的动态相互作用;通过灵敏度分析,研究了复合冲击中牙齿扭向冲击速度、动态扭转冲击载荷幅值、扭转冲击与轴向冲击频率配比对切削力和切削深度的影响。研究结果表明:扭向冲击速度越大,切削力越大,切削力的幅值越大;切削力随着冲击时间先增大后减小,随着动态扭转冲击载荷幅值的增加,切削力的振幅增大,切削力越快达到峰值;随着扭向冲击速度增加,切削深度幅值和切削力幅值均增大,切削深度曲线呈阶跃特征,牙齿最大切削深度随动态扭转冲击载荷幅值增大而增大;扭转冲击频率与轴向冲击频率的配比关系存在一个最优值。所得结论可为复合冲击破岩工具的后续开发和优化提供理论支持。
关键词
复合冲击钻井
破岩机理
pdc单齿
切削力
冲击速度
轴向冲击
Keywords
compound impact drilling
rock-breaking mechanism
single
pdc
cutter
cutting force
impact velocity
axial impact
分类号
TE921 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
PDC 钻头齿的破岩机理和性能测试方法研究现状
6
作者
李彦操
机构
中石化胜利油田分公司
出处
《金刚石与磨料磨具工程》
CAS
北大核心
2023年第5期553-567,共15页
文摘
聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头,是钻井工程中主要破岩工具之一。PDC钻头切削齿的破岩效率、耐磨性、热稳定性和抗冲击性等性能指标对PDC钻头的使用效果影响很大,相关研究在国内外备受关注。本文总结了国内外有关PDC钻头齿破岩机理和性能测试的实验装置、测试方法等代表性成果,按照PDC钻头齿与岩石相互作用的方式,相关实验主要包括5大类:PDC钻头齿直线切削实验、旋转切削实验、落锤冲击实验、PDC钻头单齿静压实验以及全尺寸PDC钻头实验;按照测试目的,又可分为PDC钻头齿的破岩机理和性能测试2大类。通过调研分析这些实验研究的优缺点,以期为PDC钻头齿的研究与优化、PDC钻头的整体个性化设计等提供参考。
关键词
pdc
钻头齿
直线切削实验
旋转切削实验
落锤冲击实验
pdc单齿
静压实验
全尺寸
pdc
钻头实验
Keywords
pdc
bit cutters
linear cutting test
rotary cutting test
drop hammer impact test
pdc
single cutter hydrostatic test
full-size
pdc
drill test
分类号
TQ164 [化学工程—高温制品工业]
TG74 [金属学及工艺—刀具与模具]
TG58 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
冲击频率可调的钻井提速工具结构设计与试验
7
作者
田雨
张昕
张鹏翔
孙耀宁
许晨星
宋西岩
机构
新疆大学机械工程学院
中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院
中国石油集团西部钻探工程有限公司吐哈钻井公司
出处
《石油机械》
北大核心
2024年第2期36-43,共8页
基金
中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“海陆过渡相页岩气勘探开发关键技术研究”(2021DJ2003)。
文摘
二叠系以下岩石可钻性差,机械钻速低,单一冲击频率的钻井工具无法满足不同地层的提速需求。为此,研制出一种频率可调的钻井提速工具。该工具以钻井液作为动力源来实现冲击功能,可以通过改变工具下心轴对称孔的数量改变工具的冲击频率。基于工具的结构特点和工作原理,确定了冲锤碰撞过程中产生的冲击力,建立了单齿破岩仿真模型,进行动力学仿真分析。仿真分析结果表明:随着冲击频率的增加,机械钻速与岩石内部最大主应力整体呈上升趋势,但超过一定的冲击频率时,机械钻速与岩石内部主应力将会下降;在花岗岩等硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为18 Hz;在砂岩等中硬地层钻进过程中,最佳冲击频率为16 Hz。现场试验验证了工具原理的正确性,使用该工具在硬地层与中硬地层钻进中,与邻井相比机械钻速分别提高103.2%和27.0%。所得结论可为频率可调的钻井提速工具的进一步优化及现场应用提供参考。
关键词
机械钻速
冲击频率
pdc单齿
设计参数
现场应用
Keywords
rate of penetration
impact frequency
pdc
cutter
design parameter
field application
分类号
TE921 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
ABAQUS二次开发在PDC单齿破岩仿真中的应用
吴泽兵
张帅
郭龙龙
王文娟
潘玉杰
《西安石油大学学报(自然科学版)》
CAS
北大核心
2020
9
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职称材料
2
“攻击性”PDC单齿结构的仿真实验研究
胡珊珊
《科技信息》
2013
0
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职称材料
3
超深层井底应力环境下PDC单齿破岩机理研究
孟昭
毛蕴才
张佳伟
纪国栋
郭卫红
《石油机械》
北大核心
2020
11
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职称材料
4
PDC钻头单齿破岩模拟仿真参数化分析技术研究
李勇
饶攀攀
樊思成
《设备管理与维修》
2023
0
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职称材料
5
基于单齿多维度冲击破岩机理仿真研究
齐悦
柳贡慧
李军
查春青
田玉栋
李玉梅
《石油机械》
北大核心
2023
2
下载PDF
职称材料
6
PDC 钻头齿的破岩机理和性能测试方法研究现状
李彦操
《金刚石与磨料磨具工程》
CAS
北大核心
2023
0
下载PDF
职称材料
7
冲击频率可调的钻井提速工具结构设计与试验
田雨
张昕
张鹏翔
孙耀宁
许晨星
宋西岩
《石油机械》
北大核心
2024
0
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职称材料
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