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仿生非光滑理论在钻井工程中的应用与前景
  • ISSN号:1000-0747
  • 期刊名称:《石油勘探与开发》
  • 时间:0
  • 分类:P634.4[天文地球—地质矿产勘探;天文地球—地质学]
  • 作者机构:[1]吉林大学地面机械仿生技术教育部重点实验室,457331, [2]中原石油勘探局钻井管具工程处, [3]吉林大学建设工程学院, [4]中国石化华北分公司镇泾采油厂
  • 相关基金:国家高技术研究发展计划“863”项目(2006AA06Z221);国家自然科学基金重点项目(50635030);中原油田重大科技博士后基金项目(2007311)
中文摘要:

仿生学是一门可与很多学科交叉的边缘性学科,同样与钻井工程技术的融合也将产生创新性成果。在分析仿生非光滑表面减阻、防黏和耐磨特性的基础上,将该理论引入到钻头设计中,研制仿生金刚石钻头。以蜣螂为仿生原形,设计孕镶金刚石钻头的工作层,使工作层底唇面始终具有相同的非光滑形态,始终保持高钻速和长寿命,突显出仿生金刚石钻头的高效率、耐磨和减阻特点。试验结果表明,仿生钻头较普通钻头钻速提高44%、使用寿命增加74%。此外,仿生非光滑表面结构所具有的各种特性可用于改善钻井工程中相对运动的摩擦或滑动部件的使用寿命和工作环境,如可提高钻头、钻杆接头、泥浆泵活塞和缸套的耐磨性,解决钻头泥包问题,减少螺旋钻具和冲击挤密矛头阻力等,应用前景广阔。

英文摘要:

Bionics is a subject which can interact with many disciplines including the drilling engineering. On the basis of analyzing the properties of bionic non-smooth surface, the non smooth theory is applied in the bit design to develop the bionic diamond bit. The dung beetle is selected as bionic prototype in this paper to design the working layer of an impregnated diamond bit, which makes the bottom surface always keep the same non-smooth shape and makes the bionic bit maintain a high penetration rate and long-life to underline their high efficiency, wear and resistance reduction properties. Tests show that the bionic bit improves the drilling speed and lifetime by 44% and 74%, respectively, compared with a common bit. In addition, the bionic non-smooth surface structure has an extensive application prospect in drilling engineering, due to its properties of wear, anti-sticking and resistance reduction. It can be applied to improve the wear performance of bit, pipe joint, cylinder liner and piston of mud pump, and to solve the bit balling and reduce the resistance of spiral drills and impact spearhead.

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期刊信息
  • 《石油勘探与开发》
  • 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:中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院 中国石油集团科学技术研究院
  • 主编:戴金星
  • 地址:北京市海淀区学院路20号中国石油勘探开发研究院文献中心数据楼605室
  • 邮编:1888400083
  • 邮箱:huweiwei@petrochina.com.cn
  • 电话:010-83595762
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-0747
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2360/TE
  • 邮发代号:82-155
  • 获奖情况:
  • 13次获“百种中国杰出学术期刊”奖,2008—2015年...,2008年、2011年、2014年,连续3届入选“中国精品...,2009年、2011年、2013年、2015年、2017年,连续5...,2012年—2016年,连续5次入选“中国最具国际影响...,第三届中国出版政府奖提名奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国地质文献预评数据库,美国科学引文索引(扩展库),美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,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(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:35883