反井钻机扩孔钻头多元化实时联动系统研究

针对反井钻机扩孔钻进对扩孔钻头工作状况监控系统数据传递不及时、缺乏动作预测及故障报警等问题,设计了一种反井钻机扩孔钻头工作状态数字孪生实时监控系统。该系统由空中模块、云空间模块、物理实体、虚拟空间模块和数字孪生体组成,形成一套应用于空-云-地-孔智能监测大直径反井钻机扩孔钻头工作面精细定位和智能监控系统。在软硬不均的交互地层中,考虑到钻进参数变化范围大且施工参数变化快的特点,利用物联感知设备并通过多源数据融合,在统一坐标系基础上建立了一套虚实交互的智能监控系统,并提出了模拟近似预测模型,以提高反井钻机扩孔工作面监控系统的实时性、准确性和完整性。

基于UG与ADAMS的水平定向钻牙轮扩孔器联合运动仿真研究

针对水平定向钻牙轮扩孔器在穿越工程的钻进过程中,其运动的复杂性以及扩孔过程牙齿上某一点的位移、速度、加速度以及空间轨迹难以测量的特点,提出利用UG和ADAMS对牙轮扩孔器进行联合运动仿真。通过仿真结果输出不同钻进参数情况的牙齿上某一点位移、速度、加速度及空间运动轨迹等数据,得出牙轮扩孔器扩孔过程运动规律。结果表明联合运动仿真能够较好地模拟牙轮扩孔器的运动情况,为牙轮扩孔器的几何设计优化提供参考信息,对于水平定向穿越工程有着重要的意义。

水平定向穿越双级牙轮式扩孔器岩石破碎效率研究

双级牙轮式扩孔器作为水平定向穿越扩孔过程中最新出现的扩孔钻具类型,其与常规扩孔器相比,它通过改变井底岩石的应力场而提高扩孔效率、减少事故发生率,而合理的结构设计是确保发挥其技术优势的前提.本文基于有限元理论建立了双级牙轮式扩孔器破岩的数值仿真模型,分析了级差比、切削角度和切削距离对井底应力场的影响.研究表明：领眼井壁与扩眼井壁的破岩难度最大,较小级差比有利于领眼面岩石的破碎,较大级差比有利于扩眼面岩石的破碎;切削角度大于0°时,随着切削角度的增大,井底岩石破碎难度先减小后增大;切削距离的增大使岩石的破碎难度增加,破碎效率降低;最后对不同结构参数进行敏感性评价,得到切削角度对破碎井底岩石的影响最大,其次为级差比,影响因素最小的为切削距离.本文的研究工作对于正确认识双级牙轮式扩孔器的破碎机理以及指导其结构设计都具有重要价值.