基于转动定律的钻头轮头速比仿真模型.pdf

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1、第4()卷第2期石油钻探技术Vo1．40NO．22012年3月PETR()LEUMDRIIIIN(jTECHNIQUESMar．．2Ol2．．钻井完井doi：10．3969／j．issn．1001—0890．2012．02．007基于转动定律的钻头轮头速比仿真模型蒋海军，况雨春，钱雯，赵楠。(1．中国石化石油工程技术研究院，北京100101；2．西南石油大学机电工程学院，四川成都6105O0)摘要：在牙轮钻头的破岩过程中，影响牙轮转速的因素非常复杂，因此，研究牙轮钻头的轮头速比对岩石破碎机理研究和钻头设计都有重要的指导作用。总结了国内外以力矩平衡、最小功原理等为代表的

2、几种牙轮钻头轮头速比模型的建模理论及其优缺点。通过分析台架试验数据，发现影响轮头速比的主要因素是外齿圈和次外齿圈的齿数、每颗触底齿与岩石的相互作用力、钻压及岩石的硬度。在此基础上，假设牙轮是对称结构、牙轮轴心线为牙轮中心惯性主轴，考虑影响轮头速比的钻头结构参数、钻压和岩石硬度等主要因素，建立了一种基于转动定律的牙轮钻头轮头速比仿真模型。采用数学回归方法对台架试验数据进行处理，求得了所建仿真模型的相关系数。对比分析发现，所建仿真模型的计算结果与台架实物试验结果相对误差较小，说明所建仿真模型可以用来计算实际钻头或仿真钻头的轮头速比，为牙轮钻头破岩机理分析和建立钻进仿真模型

3、奠定了基础。关键词：牙轮钻头轮头速比转动定律钻井参数仿真模型中图分类号：TE21文献标识码：A文章编号：1001—0890(2012)02—0035—06ANewSimulationModelaboutRatioofVelocitybetweenConeandBitBasedonLawofRotationJiangHaijun，KuangYuchun，Qianwen，ZhaoNan(1．SinopecResearchInstituteofPetroleumEngineering，Beijing，100101，China；2．SchoolofMechatronicEng

4、ineering。SouthwestPetroleumUniversity，Chengdu，Sichuan，610500，(ina)Abstract：Thefactorsaffectingtherotationspeedofconeareverycomplexduringthedrilling，there—fore，thestudyaboutratioofvelocitybetweenconeandbitplaysanimportantguidingroletotherockbreakingmechanismandbitdesign．Themodelingtheory

5、ofratioofvelocitybetweenconeandbitsuchastorquebalanceandminimumwork，anditsadvantageanddisadvantagehavebeensummedupinthispaper．Basedontheanalysisofstagingtestingresults，themainfactorsaffectingtheratioofvelocitybetweenconeandbitinclude：structuralparametersofbit，weightonbit(WOB)androckhard

6、ness．Basedontheaboveresearch。itiSassumedthattheconestructureiSsymmetricalandtheconeaxisiSthecentra1majoraxis0inertia．Undertheassumption，anewsimulationmodelaboutratioofvelocitybetweenconeandbitbasedonlawofrotationhasbeencreated，takingintoaccountthemainfactorssuchasthestructuralparameters

7、ofthebit。WoB。androckhardness．Byusingmathematicalregressionmethodforprocessingthetestre—suIt，thecorrelationcoefficientofthesimulationmodelbuilthasbeenobtained．Basedoncomparativeanaly—sis，theresuithasbeenachievedthattheerrorbetweenthecalculationresultofsimulationmodelandtheactual