PDC钻头数字钻岩系统的研究与开发.pdf

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1、图书分类号：学校代码：务餐多沙只房姻念穿癒义论文题目钻头数字钻岩系统的研究与开发研究生姓名戚清党导师姓名杨迎新（教授）学科专业石油矿场机械研究方向钻头与井下工具二〇一五年六月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制

2、手段保存和汇编本学位论文。同时，本人保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后适用本授权书。、不保密（请在以上相应括号内打“”）学位论文作者签名：指导教师签名：汀年〈月今日次年广月冷曰西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研宄生学位论文是本人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研宂成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人己经发表或撰写过的研宄成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证

3、书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：摘要钻岩过程中，由于地层环境的复杂性、钻头结构的多样性以及钻头与井底岩石相互作用的难预测性等因素，导致钻头在井下的受载情况和运动规律无法得到直观地研宄，使得钻头的设计、分析和检验等过程缺乏指导和依据而过分依赖于经验。本文在充分考虑各类地层岩石特性和钻头结构的基础上，分别提出了不均质、各向异性岩石的三维模型构建方法、钻头各特征结构的数字化建模方法以及钻头与岩石互作用过程在几何、物理方面的数字化方法，并通过

4、编程，完成了包含主切削齿、规径齿、缓冲齿和保径块等在内的全特征钻头的模型建立，实现了包含夹层、砾石层和含孔隙层在内的不均质岩石以及各向异性岩石的模型建立，并以钻头和岩石模型为基本对象，依托二者的互作用数字化方法，还原了钻头的破岩过程，得出了伞头在设定参数下的受载情况和井底、井壁形貌等结果，并最终完成了“钻头数字钻系统”软件的开发，为钻头的设计、分析和检验提供了有力的依据。关键词：钻头；岩石；互作用；数字化；模拟AbstractDuringthedrillingprocess,thecomplexityofrockf

5、ormation,thediversityofPDCbitstructureandtheunpredictabilityoftheinteractionbetweenbitandformationmaketheloadingandmotionofaPDCbitdificulttoberesearched，，，，目录第章绪论钻头数字化钻进仿真技术的研宄背景钻头数字化钻进仿真技术的研究现状及发展趋势国外研究现状国内研宄现状研宄的目的、意义及主要内容研宄的目的与意义研宄的主要内容第章钻头数字钻岩系统的基本理论钻头的几何学

6、理论钻头的基本几何方位参数和结构参数钻头的几何学坐标系统钻头的几何学基本方程钻头的运动学理论第章钻头的数字化方法和模型常规齿、异形齿的数字化方法和模型常规齿工作平面的数字化方法和模型异形齿工作平面的数字化方法和模型切削齿侧面的数字化方法和模型规径齿的数字化方法和模型缓冲齿的数字化方法和模型保径块的数字化方法和模型钻头的数字化模型第章岩石的数字化方法和模型二维分布节点岩石模型的数字化方法三维分布节点岩石模型的数字化方法不均质岩石的数字化方法和模型软硬夹层岩石的几何数字化方法和模型含砾石岩石的几何数字化方法和模型不均质

7、岩石的物性数字化方法各向异性岩石的数字化方法第章钻头与岩石互作用的数字化方法齿面与岩石的互作用数字化方法与井底、井壁的形成齿齿侧面与岩石的互作用数字化方法5.3缓冲齿、保径块与岩石的互作用数字化方法第章钻头切削参数和工作载荷的计算钻头切削齿切削角度的定义切削齿参考平面的定义切削齿切削角度的定义切削齿切削角度的计算理论钻头切削齿切削角度的数值计算钻头切削齿工作区域及等效点的计算方法切削齿面工作区域与齿面等效接触点的计算方法切削齿刃工作区域与齿刃等效接触点的计算方法钻头切削齿切削量的计算方法钻头工作载荷的计算方法钻头切

8、削齿切削齿工作载荷的计算钻头工作载荷的计算第章钻头数字钻岩系统软件的开发钻头数字钻岩系统的仿真策略和流程仿真策略仿真流程钻头数字钻岩系统软件的功能和特点钻头数字钻岩系统软件的界面介绍与运用第章总结主要研宄成果本文的创新点存在的问题和今后的任务胃鈴文献攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果西南石油大学硕士研宄生学位论文第章绪论钻头数字化钻进仿真技术的研究背景十九