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旋切钻头的纵向振动与破岩性能研究
  • ISSN号:0253-2778
  • 期刊名称:《中国科学技术大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TE21[石油与天然气工程—油气井工程]
  • 作者机构:[1]西南石油大学机电工程学院,四川成都610500, [2]西南交通大学机械工程学院,四川成都610031
  • 相关基金:石油天然气装备教育部重点实验室开放课题(OGE201403-05),国家自然科学基金(51074202,11102173),四川省教育厅成果转化重大培育项目(12ZZ003,No.667)资助.
中文摘要:

针对现有钻头的破岩问题与井底模型的特点,提出了一种以旋切运动方式破岩的新型钻头.基于旋切钻头的结构和运动学原理对其进行动力学的振动分析,建立切削齿的振动方程,得到旋切钻头不同齿圈上切削齿的振动位移和速度.然后进行旋切钻头的破岩特性研究,根据建立的钻头不同齿圈切削齿破岩特性分析模型,得到不同齿圈切削齿的冲击力、剪切力、破岩体积等结果并对比分析.研究结果表明:与现有钻头技术相比,旋切钻头利用冲击与剪切作用复合破岩,大圈齿过中心,可有效提高钻头心部破岩效率;井底模型呈旋风状,可实现所有齿圈切井壁,实现破岩过程钻头的保径功能.同时,建立的分析模型通过对应参数的变换,也可用于其他类型包括复合钻头的分析.

英文摘要:

Aiming at the rock-breaking problems of drill bits and characteristics of bottom hole model, a new type of drill bit that breaks rock with rotary-cutting motion was proposed. Based on the structure and the kinematics principles of rotary-cutting drill bit, its dynamics was analyzed, and the vibration displacement and speed of the cutter on different gear rings were obtained by establishing the vibration equation of the cutters. After that, rock-breaking properties of the rotary-cutting drill bit were researchecL On the basis of an analysis model for the rock-breaking characteristics of the cutters on different gear rings, the cutters' impact force, shear force androck-breaking volume were obtained and compared. The resuhs showed that compared with the existing drilling technology, the rotary-cutting drill bit breaks rock with shock and shear together and the largest gear ring through the cenler, which can improve the rock breaking efficiency of the drill bit center effectively; the bottom hole model is tornado-like which can make all gear rings cut the wall and achieve bit gauge funclion in the rock-breaking process. At the same time, the analysis model can also be used for other types of bits like composite drill bits by changing corresponding parameters.

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期刊信息
  • 《中国科学技术大学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学技术大学
  • 主编:何多慧
  • 地址:安徽省合肥市金寨路96号
  • 邮编:230026
  • 邮箱:JUST@USTC.EDU.CN
  • 电话:0551-63601961 63607694
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-2778
  • 国内统一刊号:ISSN:34-1054/N
  • 邮发代号:26-31
  • 获奖情况:
  • 1999年,全国优秀高等学校自然科学学报及教育部优...,2001年,安徽省1999-2001年度优秀科技期刊一等奖,2002年,第三届华东地区优秀期刊奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,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:8237