基于改进YOLOv7的PDC钻头复合片检测

复合片是PDC钻头的核心切削单元,复合片自动检测技术是复合片自动修复技术的基础.本文提出了一种基于改进YOLOv7的PDC钻头复合片检测方法,在YOLOv7的基础上,用深度可分离卷积替换了常规卷积,减少了参数量和运算成本;引入了SimAM注意力机制,不需要额外的参数便可以从神经元中推导出3D注意力权重,而且还能提高卷积神经网络的表达能力;用SPPFCSPC替换了SPPCSPC,在保证感受野不变的同时获得了速度的提升;采用K-means++算法聚类先验框,使用启发式算法定位出缺损的复合片.实验结果表明,本文算法较原YOLOv7模型mAP提高了2.75%,参数量减少了约80%,推理速度提高了9.12 f/s,且较其他算法也有较大优势,可实现复合片检测的工业应用.

改进YOLOv5的PDC钻头复合片缺损识别

PDC钻头复合片的缺损情况是影响钻进效率的重要因素,检测PDC钻头复合片是否缺损是修复PDC钻头的前提。为了减少对PDC钻头复合片的误检,提升检测准确率,提出了一种基于改进YOLOv5的目标检测算法。该方法以YOLOv5网络为基础,融合Rep VGG重参数化模块增强网络的特征提取能力;在C3模块中引入坐标注意力机制,在通道注意力机制中嵌入位置信息,提升对缺损复合片的目标检测能力;将边界框回归损失函数改进为WIo U损失函数,制定合适的梯度增益分配策略。实验结果表明,改进后的网络的精确率提升2%,召回率提升0.9%,平均精度均值(mAP)提升了1.3%,达到了98%,能够实现对PDC钻头复合片的缺损识别。

圆弧锯形仿生PDC齿的破岩机理及钻头钻进分析

为进一步提升聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond composite, PDC)钻头在深部硬地层的钻井性能,抑制黏滞滑动现象的发生,以鼹鼠爪趾为原型,在仿生相似原理和锯形齿结构基础上提出一种圆弧锯形仿生齿。基于弹塑性力学和有限元非线性动力学理论建立了切削齿、钻头破岩的仿真模型,对比锯形齿与圆弧锯形齿的破岩过程,并对比了布置两种齿形钻头的整体钻进过程。结果表明:圆弧锯形齿破碎岩石主要以犁削和铲削为主,能够将载荷集中一点,更容易达到岩石的屈服极限,同时使岩石受拉应力更容易破碎,相比锯形齿所受切削力减小15.8%,效率更高。使用圆弧锯形仿生PDC齿的钻头破岩量更大,进尺提升明显,所受扭矩更小,能有效解决钻头的黏滞滑动。研究结果对国内高性能钻头的设计具有重要参考价值。

三翼内凹式PDC复合片钻头加工工艺技术研究

以三翼内凹式PDC复合片钻头为例,研究出一整套加工PDC复合片钻头的工艺路线,试验结果表明,采用该工艺路线加工的PDC复合片钻头焊接强度高、耐磨性强、抗冲击性好,在完成复杂深孔钻孔后,没有出现掉齿或崩刃现象,极大地提高了钻进效率,降低了钻头制造成本。

PDC复合片钻头银钎焊质量控制方法研究

以PDC复合片钻头银钎焊为例,研究出一整套完整的质量控制方法,通过试验表明,采用本质量控制方法加工的PDC复合片钻头焊接强度高、耐磨性强、抗冲击性好,在完成复杂深孔钻孔后,没有出现掉齿或崩刃现象,提高了钻进效率,降低了钻进成本。

全断面复合片PDC钻头在印尼Jatigede水电站大坝帷幕灌浆工程中的应用

结合在印尼JATIGEDE水电站大坝帷幕灌浆施工造孔中进行的钻头选择试验,通过对小口径牙轮钻头、金刚石牙轮破心钻头及全断面金刚石复合片PDC钻头的技术及经济等方面的比较和分析,提出了全断面金刚石复合片PDC钻头相对于其他两种钻头的优越性,具有一定的借鉴和指导意义。

智能仿生PDC钻头的破岩数值模拟

为解决普通孕镶金刚石钻头(普通钻头)破岩效率低、钻进不稳定、不耐磨以及不能根据地层选择合适形态破岩等问题,结合仿生原理和非平面结构设计了新型聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)齿和钻头底唇面,提出一种在钻头底唇面安装传感器进行岩性识别,可选择合适形态破岩的智能仿生PDC钻头(智能钻头)。利用机器学习,基于现场钻井数据对岩石性质进行分类。分析了智能钻头切削结构针对软中硬地层和硬地层具有两种工作形态,基于建立的切削模型和岩石失效准则,对智能钻头和普通钻头的破岩过程进行数值模拟对比,结果表明:机器学习的加权KNN(K-nearest neighbor)算法可很好避免样本重叠问题,可精确对岩石性质分类,其训练模型可提供给传感器进行岩性识别。破碎砂岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面和仿生底唇面保持同一高度破岩,对比普通钻头,其破岩比能和切削力明显更小,表明其效率更高、切削更稳定;破碎花岗岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面下放破岩,其破岩效率明显高于普通钻头,也更稳定。研究成果对石油钻井设备智能化发展有重要意义。

Megadontm高效PDC钻头

塔里木油田库车山前地区油气资源富集,然而库车山前的巨厚砾石层,难以控制的高压盐水层以及坚硬且高研磨性的超深目的层严重影响了钻井周期和钻井成本。为解决塔里木库车山前钻井提速难题,休斯敦中心和塔里木油田联合项目组,以目标地层岩石可钻性和现场钻头使用情况的分析为基础,以复合片评价、优化和钻头个性化设计为突破口,通过现场测试—改进—再测试,最终形成以钻头应用技术为主的拥有自主知识产权的提速技术系列,取得重大技术突破,打破了国外钻头厂商的技术垄断。

“璇玑”系统钻头选型研究

“璇玑”系统是中海油服自研旋转导向及随钻测井系统,目前已经完成1000口井的作业。为了使“璇玑”系统保持竞争力并得到进一步推广,“璇玑”系统配接的钻头选型至关重要。基于“璇玑”系统导向工具的结构特征和导向机理,阐述钻头选型的原则和方法,从“璇玑”系统应用角度提出适合该系统应用的钻头选型方法,并通过实钻实验分析得到钻头选型的特征参数,从而总结出“璇玑”系统在钻头选型方面的原则,可为“璇玑”系统推广应用提供技术参考和理论依据。

碳化钨粉末对聚晶金刚石复合片钻头胎体组织与力学性能的影响

以铸造碳化钨粉末混合镍粉作为骨架粉末,采用无压浸渍工艺制备了聚晶金刚石复合片(PDC)钻头胎体材料。研究了碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数对PDC钻头胎体的微观组织和力学性能的影响。结果表明,碳化钨的粉末粒形、粒度及质量分数是影响胎体微观组织和力学性能的重要因素。与破碎碳化钨相比,粉末粒度适中的球形碳化钨作为骨架制备的胎体组织更均匀、更致密,胎体的力学性能明显提高。采用150～180μm的球形碳化钨混合13wt%的镍粉作为骨架粉末制备的胎体力学性能优于石油天然气行业标准SY/T 5217—2000,其硬度、冲击韧性和抗弯强度分别为HRC 34、6.7J/cm^2和820MPa。

江西清江岩盐矿区戈南1井钻探施工技术

针对江西清江岩盐矿区的具体地质条件,采取饱和卤水泥浆、PDC复合片钻头及合理的钻具配置等技术措施,取得了较好的钻探效果。