复合钻井模式下PDC钻头钻进仿真研究.pdf

《复合钻井模式下PDC钻头钻进仿真研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、石油机械—４０—ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ２０１６年第４４卷第１期◀钻井技术与装备▶∗复合钻井模式下ＰＤＣ钻头钻进仿真研究１２１１２２郑家伟况雨春王霞邹子由陈玉中杨迎新（１?宝石机械成都装备制造分公司２?西南石油大学机电工程学院）摘要：ＰＤＣ钻头在井底的受力将影响到ＰＤＣ钻头钻进效率及切削齿的磨损，尤其是在复合钻井模式下，切削齿与岩石互作用更加复杂。鉴于此，提出一种新的基于三维建模理论的复合钻井模式下ＰＤＣ钻头钻进仿真方法，目的在于通过仿真结果对复合钻井用ＰＤＣ钻头的切削参数进行评价。该仿真方法首先是建立复合

2、钻井模式下ＰＤＣ钻头预钻井底模型，ＰＤＣ钻头按照设定钻进模式运动，将切削齿作为刀具对岩石进行虚拟切削，仿真过程中建立各切削齿的切削带模型，通过切削带计算各切削齿的接触弧长、接触面积和切削体积。理想工况与复合钻井模式下仿真结果对比表明，新的复合钻井模式下ＰＤＣ钻头钻进仿真方法能够满足复合钻井模式下对切削参数的定量化评价需求，具有较好的仿真精度以及可视化效果。关键词：ＰＤＣ钻头；破岩仿真；二次开发；切削参数；复合钻井中图分类号：ＴＥ９２１文献标识码：Ａｄｏｉ：１０?１６０８２／ｊ?ｃｎｋｉ?ｉｓｓｎ?１００１－４５７８?２０１６?０

3、１?００９ＳｉｍｕｌａｔｉｏｎＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅＤｒｉｌｌｉｎｇｏｆＰＤＣＢｉｔａｔＣｏｍｐｏｕｎｄＤｒｉｌｌｉｎｇＣｏｎｄｉｔｉｏｎ１２１１２２ＺｈｅｎｇＪｉａｗｅｉＫｕａｎｇＹｕｃｈｕｎＷａｎｇＸｉａＺｏｕＺｉｙｏｕＣｈｅｎＹｕｚｈｏｎｇＹａｎｇＹｉｎｇｘｉｎ（１?ＣｈｅｎｇｄｕＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇＣｏｍｐａｎｙ，ＣＮＰＣＢａｏｊｉＯｉｌｆｉｅｌｄＭａｃｈｉｎｅｒｙＣｏ?，Ｌｔｄ?；２?ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒ⁃ｉｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉ

4、ｔｙ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｅｆｏｒｃｅｓｏｎｔｈｅＰＤＣｂｉｔａｔｔｈｅｂｏｔｔｏｍｈｏｌｅｃｏｕｌｄｉｍｐａｃｔｔｈｅＰＤＣｂｉｔｄｒｉｌｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｃｕｔｔｅｒｗｅａｒ?Ｔｈｅｃｕｔｔｅｒ⁃ｒｏｃｋｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｃｏｕｌｄｂｅｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘｉｎｃｏｍｐｏｕｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｍｏｄｅ?ＡｎｅｗＰＤＣｂｉｔｄｒｉｌｌｉｎｇｓｉｍｕ⁃ｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｆｏｒｃｏｍｐｏｕｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｂａｓｅｄｏｎｔｈｒｅｅ⁃ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｉｎｇｔｈｅｏｒｙｈａｓｂｅｅｎｐｒ

5、ｏｐｏｓｅｄｔｏｅｖａｌｕａｔｅｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｃｏｍｐｏｕｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇＰＤＣｂｉｔｂｙｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔ?Ｔｈｅｂｏｔｔｏｍｈｏｌｅｍｏｄｅｌｆｏｒｃｏｍｐｏｕｎｄｄｒｉｌｌ⁃ｉｎｇＰＤＣｂｉｔｉｓｆｉｒｓｔｂｅｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ?ＴｈｅＰＤＣｂｉｔｄｒｉｌｌｓａｔａｐｒｅｓｅｔｍｏｖｅｍｅｎｔｍｏｄｅｔｏｃｕｔｔｈｅｒｏｃｋｂｙｔｈｅｃｕｔｔｅｒ?Ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｚｏｎｅｍｏｄｅｌｏｆｅａｃｈｃｕｔｔｅｒｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｆｏｒｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ

6、ｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｃｏｎｔａｃｔｃｕｒｖｅｌｅｎｇｔｈ，ｃｏｎｔａｃｔａｒｅａａｎｄｃｕｔｔｉｎｇｖｏｌｕｍｅｏｆｅａｃｈｃｕｔｔｅｒ?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｔｈｅｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓａｔｔｈｅｉｄｅａｌｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｏｕｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｈａｖｅｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｅｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｃｏｕｌｄｍｅｅｔｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｑｕａｎｔｉｔａ⁃ｔｉｖｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎｏｆｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａ

7、ｍｅｔｅｒｓｕｎｄｅｒｃｏｍｐｏｕｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｍｏｄｅｗｉｔｈｇｏｏｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙａｎｄｖｉｓｕａｌｉｚａｔｉｏｎ?Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＤＣｄｒｉｌｌｂｉｔ；ｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｓｅｃｏｎｄａｒｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ；ｃｕｔｔｉｎｇｐａｒａｍｅｔｅｒｓ；ｃｏｍ⁃ｐｏｕｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇ在这种工作状态下，既有螺杆钻具转子自身的旋０引言转，同时又有转盘旋转钻柱，带动螺杆整体旋转，［４－５］此时钻头形成复合运动模式。复合钻井模式下复合钻井是转盘与井下动力钻具同时驱动钻头钻头

8、与岩石的互作用过程实际运动形式是一种交叉工作的一种钻井方式。“ＰＤＣ＋螺杆钻具”的复合刮切破岩方式，ＰＤＣ钻头的切削体积、切削面积［１－３］钻井模式已经成为目前较为有效的提速手段。和切削力等切削参数的计算相对于理想运动模式下∗基金项目：中石油装备制造分公司重点项