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PDC钻头扭转振动特性分析及减振工具设计
  • ISSN号:1001-4578
  • 期刊名称:《石油机械》
  • 时间:0
  • 分类:TE921[石油与天然气工程—石油机械设备]
  • 作者机构:[1]中国石油大学(北京)石油工程学院, [2]北京工业大学, [3]北京信息科技大学
  • 相关基金:国家科技重大专项“复杂地层钻井提速提效关键工具与装备研发”(2016ZX05021-003);国家自然科学基金面上项目基于模型预测控制理论与状态机架构的控压钻井压力控制方法研究”(51374223).
中文摘要:

为了抑制PDC钻头在钻进过程中的扭转振动,建立了 PDC钻头的扭摆模型,对 PDC 钻头切削齿切削岩石时的受力情况进行了分析,得出钻压和扭矩之间的关系,分析了钻压的波动 对 PDC钻头扭转振动的影响,根据分析结果设计了 PDC钻头扭转振动的减振工具,给出了工具 中螺旋升角的设计准则.研究结果表明:钻压的波动会直接造成PDC钻头的扭转振动,且钻压的 波动幅度越大,PDC钻头的扭转振动越严重.设计的减振工具是通过将一部分波动的钻压转换为 切削扭矩的方式来实现钻头处扭矩的平衡,从而抑制扭转振动,工具中螺旋升角的取值与PDC钻 头切削齿的后倾角相关且成反比.研究结果为抑制PDC钻头的扭转振动提供了理论依据.

英文摘要:

In order to suppress the torsional vibration of the PDC bit, the torsion model of PDC bit was estab-lished. The force on the PDC cutter during rock breaking was analyzed to attain the relationship between WOB and torque. The effects of WOB fluctuation on the PDC bit torsional vibration has been analyzed, based on which the PDC bit torsional vibration damping tool has been designed. The tool’s helix angle design criteria have been given. The results show that the fluctuation of the WOB would directly cause the torsional vibration of the PDC bit, and the greater the fluctuation of the WOB, the more severe the torsional vibration of the PDC bit. The damping tool is de-signed to balance the torque at the drill bit by converting part of the fluctuating WOB to cutting torque so as to sup-press the torsional vibration. The value of the helix angle of the tool is inversely related to the back rake of the PDC bit cutter. The study results could provide theoretical basis for the suppression of PDC bit torsional vibration.

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期刊信息
  • 《石油机械》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国石油天然气集团公司
  • 主办单位:中国石油天然气集团公司装备制造分公司 江汉石油管理局
  • 主编:贺会群
  • 地址:湖北省荆州市沙市区豉湖路12号
  • 邮编:434000
  • 邮箱:syjxzz@vip.sina.com
  • 电话:0716-8121243 8127778
  • 国际标准刊号:ISSN:1001-4578
  • 国内统一刊号:ISSN:42-1246/TE
  • 邮发代号:38-80
  • 获奖情况:
  • 历次全国中文核心期刊,湖北省历届优秀期刊、精品期刊,中国石油天然气集团公司优秀科技期刊,全国石油化工行业优秀科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:15470