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PDC钻头V形齿的磨损对岩石接触面积的影响 被引量：2
1
作者 祁任泽 任雷 卜长根 《钻探工程》 2025年第3期103-109,共7页
随着深海深地钻探需求的增加,使用传统PDC钻头井下钻具磨损严重,不能够完全满足深井硬地层的钻进要求,因此异型齿PDC钻头尤其是V形齿PDC钻头成为了研究重点。目前关于V形齿PDC钻头磨损对接触面积的影响研究较少,接触面积大小会影响切削... 随着深海深地钻探需求的增加,使用传统PDC钻头井下钻具磨损严重,不能够完全满足深井硬地层的钻进要求,因此异型齿PDC钻头尤其是V形齿PDC钻头成为了研究重点。目前关于V形齿PDC钻头磨损对接触面积的影响研究较少,接触面积大小会影响切削齿的接触压力,进而影响侵入岩石深度和切削效率,研究V形齿接触面积的变化规律具有重要意义。针对V形齿在磨损阶段与岩石接触面积的计算问题,通过使用平面斜截复合片所在圆柱面的方法,推导了接触面积与磨损高度和V形齿弦长、切角等几何参数的函数表达式,并分析了V形齿几何参数、磨损高度对接触面积和接触压力的影响。结果表明:在磨损初期,圆柱形齿与V形齿接触面积相同,当复合片磨损到一定阶段,V形齿接触面积更小,且弦长、切角越小,接触面积越小;在相同载荷下,相对于圆柱形齿,磨损到一定阶段后V形齿与岩石接触压力更大,具有更深切入岩石的能力。在现场应用时,测量一批同型号钻头提钻后的磨损高度及其提钻前对应的钻速,获得该型号钻头的磨损高度与钻速之间的统计关系,进而通过磨损高度估算接触面积,方便及时调整钻压,以维持较高的钻速,或设计时优化V形齿几何参数,也有利于提高钻进效率。 展开更多
关键词 PDC钻头 V形齿 磨损高度 接触面积 钻压 钻井提速
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潜孔锤钻头PDC球形切削齿失效分析
2
作者 赵洪晨 孟德忠 +2 位作者 徐良 叶宏宇 岳文 《钻探工程》 2025年第3期117-125,共9页
空气潜孔锤钻井技术作为地热资源勘探与开发的关键技术之一,其效率和效果在很大程度上取决于潜孔锤钻头的性能,尤其是PDC球形切削齿的质量和寿命。针对目前空气潜孔锤钻头钻进中切削齿出现断裂、脱落以及磨损严重导致的钻进效率低、使... 空气潜孔锤钻井技术作为地热资源勘探与开发的关键技术之一,其效率和效果在很大程度上取决于潜孔锤钻头的性能,尤其是PDC球形切削齿的质量和寿命。针对目前空气潜孔锤钻头钻进中切削齿出现断裂、脱落以及磨损严重导致的钻进效率低、使用寿命短等问题,本文对PDC球形切削齿进行宏观和微观分析,探究其失效原因和失效机理,并针对性地提出相应改善措施。研究结果显示:PDC球形切削齿的主要失效形式为齿的断裂、磨损及脱落。切削齿失效的主要原因是由于冲击破岩过程中切削齿同时受到切向冲击压缩和法向拉伸应力而造成损伤,同时切削齿材料本身的性能较差、金刚石层与硬质合金基体两相结合强度不高也是失效的重要原因。为了提高PDC球形切削齿的性能和使用寿命,可以通过优化钻井参数和调整外部作业条件来减轻切削齿的应力负担。此外,对PDC球形切削齿的材料配方、结构设计和制造工艺进行创新和改进,也是提升其抗冲击能力和耐磨性的有效途径。通过这些综合性能的改进措施,可有效提升PDC球形切削齿的可靠性,进而提高潜孔钻井的作业效率和钻头寿命。 展开更多
关键词 空气潜孔锤钻井 潜孔锤钻头 PDC 球形齿 失效分析
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各向异性岩石钻进用唇面偏心钻头的研发及其在钻孔弯曲控制中的应用
3
作者 汤凤林 赵荣欣 +5 位作者 НескоромныхB.B. 李博 周欣 刘浩 段隆臣 ЧихоткинВ.Ф. 《钻探工程》 2025年第3期110-116,共7页
钻探工程中常常遇到钻孔弯曲问题。钻孔弯曲与许多因素有关,如地层条件、钻头结构、规程参数、操作水平和管理能力等。地层条件中,常常遇到各向异性岩石,钻进时此类岩石对钻头产生翻转力矩,致使钻头唇面偏斜,进而钻孔弯曲。为此,俄罗斯... 钻探工程中常常遇到钻孔弯曲问题。钻孔弯曲与许多因素有关,如地层条件、钻头结构、规程参数、操作水平和管理能力等。地层条件中,常常遇到各向异性岩石,钻进时此类岩石对钻头产生翻转力矩,致使钻头唇面偏斜,进而钻孔弯曲。为此,俄罗斯专家提出了利用钻进时偏心唇面钻头产生的弯曲力矩抵制(平衡)这个翻转力矩来设计钻头,取得了专利,得到了较好的效果,值得引起我们的注意。 展开更多
关键词 钻探工程 各向异性岩石 唇面偏心钻头 翻转力矩 钻孔弯曲强度
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贯通式环喷潜孔锤钻头反循环结构参数研究
4
作者 胡德玥 博坤 范黎明 《钻探工程》 2025年第S1期135-143,共9页
反循环钻进技术作为一种先进钻探方法,其在提高钻探效率和减少环境污染方面具有显著优势。进一步优化反循环钻头的结构设计以提升其反循环效果是当前研究的重点。本文聚焦于贯通式环喷潜孔锤钻头反循环结构,通过系统的数值模拟与试验研... 反循环钻进技术作为一种先进钻探方法,其在提高钻探效率和减少环境污染方面具有显著优势。进一步优化反循环钻头的结构设计以提升其反循环效果是当前研究的重点。本文聚焦于贯通式环喷潜孔锤钻头反循环结构,通过系统的数值模拟与试验研究,深入探讨其结构参数对反循环效果的影响规律。研究基于EFD技术,采用L_(27)(3^(13))正交试验设计,对11项关键结构参数进行数值模拟分析,明确了各参数对反循环效果的影响权重。结果表明,喷嘴直径、喷嘴与底喷孔接收段入口距离和入口风量是影响反循环效果最为显著的因素。在此基础上,构建了一套高效的环喷式反循环试验器,并通过L_(18)(2×3^(7))正交试验方案对数值模拟结果进行验证。试验结果表明,当喷嘴直径较小时,内喷孔层数增加可显著提升反循环效果,且入口风量在4~4.5 m^(3)/min区间时,反循环效果最佳。此外,环喷式反循环结构的开放式喷射设计可有效抑制钻头泥包现象,尤其适用于黏土层等易泥包地层的钻进作业。本文的研究不仅为环喷式反循环钻头的设计提供了理论依据和技术支持,同时也为进一步优化钻探工艺参数、提高钻探效率奠定了基础。 展开更多
关键词 贯通式环喷潜孔锤 反循环钻头 喷嘴直径 EFD 正交设计 参数优化 反循环效果
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牙轮钻头纵向横向扭转振动动力学仿真研究 被引量：17
5
作者 朱才朝 谢永春 +1 位作者 秦大同 刘清友 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第2期69-74,78,共7页
随着石油资源钻探难度的不断加大，有效地预测和控制井下钻头和钻柱动力学性能和运动规律，以提高钻头和钻柱的强度，实现对井眼轨迹的精确控制是目前钻井工程中的拟解决的关键技术难题。根据牙轮钻头的实际振动状态，分析了钻头产生各... 随着石油资源钻探难度的不断加大，有效地预测和控制井下钻头和钻柱动力学性能和运动规律，以提高钻头和钻柱的强度，实现对井眼轨迹的精确控制是目前钻井工程中的拟解决的关键技术难题。根据牙轮钻头的实际振动状态，分析了钻头产生各种振动的机理，讨论了钻头－岩石互作用力，用能量法建立了考虑牙轮钻头纵向、横向、扭转三个方向振动相互耦合的系统动力学模型，并结合实例对牙轮钻头系统进行了动态仿真。 展开更多
关键词 牙轮钻头 动力学 仿真 扭振 石油钻探
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砂砾岩地层的岩石力学特性及钻头优化方法 被引量：13
6
作者 朱海燕 邓金根 +5 位作者 朱晓梅 李贲 黄凯文 邓福成 赵永丽 杜向东 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第5期76-80,共5页
为了提高珠江口盆地含砾地层的钻井速度,对该油田的矿物组份及岩性进行了分析,开展了含砾地层的强度、可钻性和研磨性室内实验,弄清了该油田砂砾岩地层的岩石力学特性。根据地层的岩石力学特性和邻井钻头的使用效果,从聚晶金刚石复合片(... 为了提高珠江口盆地含砾地层的钻井速度,对该油田的矿物组份及岩性进行了分析,开展了含砾地层的强度、可钻性和研磨性室内实验,弄清了该油田砂砾岩地层的岩石力学特性。根据地层的岩石力学特性和邻井钻头的使用效果,从聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的复合片、冠部轮廓、布齿方式和水力结构等方面,对PDC钻头进行结构优化。优化后的新型PDC钻头进尺比普通PDC钻头提高131%以上,钻速提高82%以上,钻井成本每米减少28%。本文提出了考虑地层岩石力学特性、钻头使用效果和钻头综合性能相结合的优化方法,该方法简单有效。 展开更多
关键词 砂砾岩 岩石力学 PDC钻头 结构优化
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径向水平钻孔直旋混合射流钻头设计与破岩特性 被引量：21
7
作者 廖华林 李根生 +1 位作者 牛继磊 黄中伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第3期424-429,共6页
为解决高压水射流径向水平钻孔时孔径和孔深相互矛盾的问题,设计了一种兼具直射流和旋转射流特点的直旋混合射流钻头。给出了射流钻头设计方法,通过破岩实验,分析了直旋混合射流钻头结构对其破岩特性的影响。结果表明,直旋混合射流结合... 为解决高压水射流径向水平钻孔时孔径和孔深相互矛盾的问题,设计了一种兼具直射流和旋转射流特点的直旋混合射流钻头。给出了射流钻头设计方法,通过破岩实验,分析了直旋混合射流钻头结构对其破岩特性的影响。结果表明,直旋混合射流结合了直射流和旋转射流优点,比锥形喷嘴圆直射流扩孔能力强,比纯旋转射流钻孔深度大。影响直旋混合射流钻头破岩效果的结构参数较多,存在最优破岩效果结构参数,可通过不同参数组合调节破岩钻孔特征。需要进一步开展流场结构与破岩机理分析,为径向水平钻孔中射流钻头的设计提供更好的指导。 展开更多
关键词 径向水平井 水射流 钻头设计 破岩
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单齿静压入实验破碎坑的数据处理及几何建模 被引量：9
8
作者 杨迎新 李斌 +2 位作者 吴泽兵 张德荣 林敏 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第3期373-375,共3页
单齿静压入实验是“牙轮钻头与岩石互作用仿真”课题的基础实验研究工作。西南石油学院钻头研究室针对四类岩石、三类不同冠部形状的硬质合金牙齿 ,进行了大量的单齿静压入实验。根据实验结果提出了三类牙齿静压入破碎坑的几何模型 ,并... 单齿静压入实验是“牙轮钻头与岩石互作用仿真”课题的基础实验研究工作。西南石油学院钻头研究室针对四类岩石、三类不同冠部形状的硬质合金牙齿 ,进行了大量的单齿静压入实验。根据实验结果提出了三类牙齿静压入破碎坑的几何模型 ,并简要介绍了通过破碎坑实验数据的处理获取几何模型特征参数的方法。 展开更多
关键词 岩石 破碎坑 几何模型 单齿静压入实验 数据处理
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PDC钻头的优选方法 被引量：20
9
作者 李士斌 艾池 +2 位作者 宁海川 陈建革 慕万军 《大庆石油学院学报》 CAS 北大核心 1999年第3期86-88,共3页
应用室内岩石可钻性实验结果，确定了松辽盆地南部某区块应用 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头和牙轮钻头钻进两种岩石可钻性级值的关系，给出了该区块 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头和牙轮钻头各自所适用地层层段，建立了应用声波时差测井资料确定 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头钻进时... 应用室内岩石可钻性实验结果，确定了松辽盆地南部某区块应用 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头和牙轮钻头钻进两种岩石可钻性级值的关系，给出了该区块 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头和牙轮钻头各自所适用地层层段，建立了应用声波时差测井资料确定 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头钻进时的岩石可钻性级值模型，应用该模型进行 Ｐ Ｄ Ｃ 钻头优选． 结果表明：应用声波时差计算的岩石可钻性级值的相关性因数为０ ．８５ ，可以满足工程需要． 当可钻性级值超过６ 级时，应换牙轮钻头钻进． 展开更多
关键词 PDC钻头 可钻性 测井资料 钻头 优选方法 油田
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新型打滑地层钻头的研究 被引量：8
10
作者 史晓亮 刘晓阳 +1 位作者 段隆臣 汤凤林 《吉林大学学报（地球科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期484-486,488,共4页
钻探施工中,经常遇到打滑地层,为了解决打滑地层钻进难题,国内外专家设计了不同类型的金刚石钻头,但都有一定的局限性。金刚石增强型硬质合金复合齿钻头保证了切削齿具有良好的自锐能力、切削齿与岩石接触面的比压大等特点,从本质上提... 钻探施工中,经常遇到打滑地层,为了解决打滑地层钻进难题,国内外专家设计了不同类型的金刚石钻头,但都有一定的局限性。金刚石增强型硬质合金复合齿钻头保证了切削齿具有良好的自锐能力、切削齿与岩石接触面的比压大等特点,从本质上提高了钻头对打滑地层的适应性。室内微钻试验表明,金刚石增强型硬质合金复合齿钻头钻进打滑地层时具有高时效的优点。 展开更多
关键词 金刚石 复合齿 钻头 打滑地层
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金刚石-硬质合金超硬复合柱齿优化设计探讨 被引量：7
11
作者 史晓亮 段隆臣 +2 位作者 刘晓阳 汤凤林 陈小松 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2002年第6期61-63,共3页
通过研究常规超硬复合柱齿碎岩机理 ,提出了超硬球齿部分外形的优化设计 ,分析了其碎岩机理 ,推导出合理的双唇面超硬球齿半径之间的关系式 ,这为冲击回转化钻进提供了依据。
关键词 金刚石 硬质合金 复合柱齿 优化设计 碎岩机理 钻头
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金刚石钻头钻进过程中金刚石磨损规律试验研究 被引量：7
12
作者 杨俊德 彭振斌 +1 位作者 陈石林 陈启武 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2003年第4期64-66,70,共4页
通过对人造岩石 (瓷砖 )进行钻进试验 ,并在试验过程中采用连续显微照相和称重的方法 ,对人造金刚石孕镶钻头在钻进过程中金刚石的磨损规律进行试验研究。实验结果表明 ,如能提高金刚石的包镶强度和金刚石本身的强度 ,减少金刚石脱粒和... 通过对人造岩石 (瓷砖 )进行钻进试验 ,并在试验过程中采用连续显微照相和称重的方法 ,对人造金刚石孕镶钻头在钻进过程中金刚石的磨损规律进行试验研究。实验结果表明 ,如能提高金刚石的包镶强度和金刚石本身的强度 ,减少金刚石脱粒和破碎 ,则金刚石钻头钻速和寿命能够大幅度提高。 展开更多
关键词 金刚石钻头 钻进过程 磨损规律 试验研究 瓷砖 连续显微照相 称重
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稀土提高富铁胎体包镶金刚石能力的试验研究 被引量：6
13
作者 王伟雄 段隆臣 +1 位作者 田永常 邹庆化 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2002年第2期62-64,共3页
研究了富铁胎体中添加稀土以后的差热分析曲线 ,得出了稀土可以提高富铁胎体在高温时的定压热容和降低低温时的定压热容的结论 ,从而揭示了稀土可以提高富铁胎体包镶金刚石能力的物理本质。力学性能测试结果表明 :添加稀土的富铁胎体及... 研究了富铁胎体中添加稀土以后的差热分析曲线 ,得出了稀土可以提高富铁胎体在高温时的定压热容和降低低温时的定压热容的结论 ,从而揭示了稀土可以提高富铁胎体包镶金刚石能力的物理本质。力学性能测试结果表明 :添加稀土的富铁胎体及其金刚石复合材料的抗弯强度、冲击韧性和孔隙度均有明显的改善。 展开更多
关键词 包镶金刚石能力 稀土 富铁胎体 差热分析 力学性能 复合材料 力学性能
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聚晶金刚石复合片(PDC)钻头的失效分析 被引量：19
14
作者 李国安 宋全胜 《华中科技大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期62-64,共3页
对PDC钻井钻头的失效形式进行了分析 ,并对每种失效形式的形成机理进行了研究 .结果表明 ,PDC钻头切削齿的微断屑、宏观破裂及剥离失效形式是造成PDC钻头早期失效的主要形式和原因 .预防PDC钻头的早期失效 ,应从设计。
关键词 PDC 失效分析 微断屑 宏观破裂 剥离 聚晶金刚石复合片钻头 失效形式 钻井钻探钻头
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深部找矿金刚石钻进工具发展现状和趋势 被引量：9
15
作者 吕智 刘志环 +3 位作者 潘晓毅 罗文来 林峰 王进保 《超硬材料工程》 CAS 2013年第4期39-44,共6页
结合国内近几年深部找矿的发展现状,介绍了金刚石深孔钻头的研究现状及发展趋势,对当前备受关注的深孔钻头进行了简要的介绍与分析,并对深孔钻头未来的发展方向提出了一些想法。
关键词 深部找矿 深孔钻头 结构 胎体性能 发展现状
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反循环钻头实验器研制 被引量：9
16
作者 任红 殷琨 +1 位作者 王清岩 郝树青 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2006年第3期78-80,共3页
介绍了一种新研制的反循环钻头实验器,旨在深入研究新型反循环钻头形成的反循环机理,以及钻头结构对取心和携粉能力的影响。叙述了这一实验器的主要结构和实验研究成果。
关键词 实验器 结构 反循环钻头
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金刚石-硬质合金复合齿钻头在卵砾石地层中的应用 被引量：7
17
作者 刘晓阳 段隆臣 +1 位作者 姜德英 汤凤林 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2004年第1期63-64,共2页
研制的人造金刚石单晶与WC -Co硬质合金复合球齿钻头 ,具有高耐磨性、高硬度、高冲击韧性 ,其超硬复合部分在钻进大硬度的卵砾石地层时 ,能象孕镶金刚石钻头那样切削岩石。野外钻进试验表明 ,复合齿钻头和普通合金钻头相比 ,回次进尺提... 研制的人造金刚石单晶与WC -Co硬质合金复合球齿钻头 ,具有高耐磨性、高硬度、高冲击韧性 ,其超硬复合部分在钻进大硬度的卵砾石地层时 ,能象孕镶金刚石钻头那样切削岩石。野外钻进试验表明 ,复合齿钻头和普通合金钻头相比 ,回次进尺提高 1倍以上 ,小时效率提高 1.5倍以上 ,平均寿命增加 2 .5倍以上 ,而每m进尺钻头成本降低了 35 %。 展开更多
关键词 卵砾石 金刚石-硬质合金复合齿钻头 WC-CO合金 硬度 岩石切削 钻进效率
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钻头钻速与金刚石粒度间的定量关系研究 被引量：9
18
作者 张绍和 杨凯华 鲁凡 《地质科技情报》 CAS CSCD 北大核心 2000年第4期105-108,共4页
根据孕镶金刚石钻头钻进时的排粉要求 ,对钻头的金刚石粒度与钻头钻速之间的关系进行了理论分析与计算 ,得出了它们间的量化公式 ,列出了可作为钻头设计的参数数据实例 ,这些数据可用来指导钻头生产。
关键词 钻速 金刚石 粒度 孕镶金刚石钻头 设计参数
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金刚石粒度对孕镶金刚石钻头性能的影响 被引量：13
19
作者 潘秉锁 史冬梅 杨凯华 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2002年第3期62-64,共3页
孕镶金刚石钻头已获得了广泛的应用 ,但人们对其性能和钻头金刚石参数间的一些问题仍需进一步认识。本文通过理论计算得出了钻头唇面上金刚石的分布模型 ,其结论与实际相吻合 ;并以此为依据 。
关键词 金刚石钻头 金刚石粒度 钻头性能
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苏里格气田PDC钻头的优选与应用 被引量：11
20
作者 欧阳勇 吴学升 +1 位作者 高云文 刘艳红 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2008年第2期13-15,共3页
针对苏里格气田目的层深、地层老、可钻性差,常规钻井钻速慢、牙轮钻头很难提高钻速等实际问题,对苏里格气田的岩石可钻性和钻头选型进行了研究,建立了岩石可钻性剖面图和钻头选型剖面图;优选了适合苏里格气田钻井的PDC钻头;通过现场试... 针对苏里格气田目的层深、地层老、可钻性差,常规钻井钻速慢、牙轮钻头很难提高钻速等实际问题,对苏里格气田的岩石可钻性和钻头选型进行了研究,建立了岩石可钻性剖面图和钻头选型剖面图;优选了适合苏里格气田钻井的PDC钻头;通过现场试验,大幅度提高了苏里格气田的钻井速度,取得了显著的效果。 展开更多
关键词 苏里格 PDC钻头 可钻性 综合值 机械钻速 内摩擦角
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