定向钻井PDC钻头切削参数计算方法.pdf

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1、第36卷第5期石油钻采工艺V01．36No．52014年9月0ILDRILLING&PR0DUCT10NTECHN0LOCYSept．2014文章编号：1000—7393(2014)05—0005—05doi：10．13639~．odpt．2014．05．002定向钻井PDC钻头切削参数计算方法邹德永王家骏于金平郭玉龙赵健卢威。(1．中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛266580；2．华北油田公司，河北任丘062552)引用格式：邹德永，王家骏，于金平，等．定向钻井PDC钻头切削参数计算方法[J]．石油钻采工艺，2014，36(5)：

2、5-9．摘要：定向钻井PDC钻头的优化设计和导向性能分析需要准确计算PDC切削齿的切削面积、切削体积和切削弧弧长等切削参数。针对弯外壳螺杆马达或推靠式旋转导向系统，运用空间解析几何理论和数值计算方法，分析了PDC钻头在井底的运动状态，建立了切削齿的运动轨迹方程和切痕曲线方程。综合考虑了钻头偏转角、钻头的复杂运动、钻头结构参数及切削齿切削的先后次序等因素的影响，建立了切削齿的切削面积、切削体积和切削弧弧长等切削参数的数值计算方法，为PDC钻头的计算机优化设计和定向钻井PDC钻头的导向性能分析提供了一种分析手段。实例计算表明，模型和方法具有实用性

3、，可进一步推广应用。关键词：PDC钻头；切削齿；切削参数；运动轨迹；定向钻井中图分类号：TE249文献标识码：AComputingmethodforcuttingparametersofPDCbitindirectionaldrillingZOUDey0ng，WANGJiajun，YUJinping，GU0Yul0ng，ZHA0Jian，LUWei(1．PetroleumEngineeringCollege，ChinaUniversityofPetroleum(EastChina)，Qingdao266580，China；2．HuabeiOi

4、lfieldCompany，CNPC，Renqiu062552，China)Abstract：TheoptimizeddesignofPDCbitfordirectionaldrillingandsteeringperformanceanalysisneedaccuratecalculationofcuttingparameterslikecuttingarea，cuttingvolumeandcuttingarclengthofPDCcuttingteeth．Inlinewithdifferentdrillingtools—benthous

5、ingscrewmotororpushingrotationalsteeringsystem，thispaperanalyzedthemotionstatusofPDCbitatbottomhole，establishedthetrajectoryofcuttingteethandcuttingcurvilinearequation．Alsothenumericalcomputingmethodwasestablishedforcuttingarea，cuttingvolumeandcuttingarclengthofthecuttingte

6、ethaccordingtobitdeflectionangle，complexbitmotion，bitstructureparametersandthesequenceofcuttingteeth，providingaanalysismethodforcomputerizedoptimaldesignofPDCbitandtheanalysisofsteeringperformanceofPDCbit．Practicalcalculationshowsthatthemodelandmethodarepracticalandcanbefur

7、therpromoted．Keywords：PDCbit；cuttingteeth；cuttingparameters；trajectory；directionaldrilling在定向钻井PDC钻头的优化设计和导向性能和垂直于井眼轴线的侧向运动，因此直井中的切削分析中，需要准确计算出每个切削参数。文献[1]参数计算方法并不适用于定向井。笔者在综合考虑假设钻头轴线始终与井眼轴线重合，并且沿着井眼了钻头偏转角、钻头的复杂运动、钻头结构参数及切轴线(铅垂线)方向运动，建立了垂直钻井时PDC钻削齿切削的先后次序等因素的基础上，运用空间解头的切削参数

8、计算方法。而在定向钻井过程中，钻析几何理论和数值计算方法，建立了PDC切削齿的头轴线与初始井眼轴线之间有钻头偏转角，并且钻运动轨迹方程和切痕曲线方程，给出了切削参数