摘要：油气勘探开发过程中,难钻地层钻井效率低、钻头寿命短是影响深井、超深井钻井周期和成本的瓶颈问题。钻头工作过程中切削结构轮流与井壁接触而产生的多边形效应是导致钻头不稳定工作、切削齿冲击失效的主要因素。为提高钻头工作稳定性,提出了具有独立缓冲结构的PDC—牙轮复合钻头新结构,并针对四川盆地茅口组Ø311.2 mm井段常规PDC钻头冲击失效严重的问题,设计了3+3+3型(3个主刀翼、3个牙轮以及3个独立缓冲刀翼)的独立缓冲结构复合钻头,开展了全尺寸钻头室内钻进对比实验,并在川渝页岩气区块茅口组—栖霞组地层进行了实钻应用。研究结果表明:①独立缓冲结构复合钻头在常规复合钻头的牙轮切削结构和固定切削结构之间的空隙部位增设独立缓冲刀翼,有效缓解了多边形效应,对PDC齿形成很好的缓冲保护,同时分担了过大的钻压,限制了切削齿吃入深度,进而防止了钻头产生粘滑振动;②独立缓冲结构复合钻头钻压和扭矩波动小,扭矩为PDC钻头的1/5;③独立缓冲结构复合钻头取得了单只钻头进尺170 m的记录,比邻井同层位单只PDC钻头最高进尺提高了73.5%。结论认为,独立缓冲刀翼对提高钻头的稳定性起到了关键作用,不仅提高了钻头寿命,而且有效提高了复杂难钻地层及复杂结构井的综合钻井时效,有效降低了油气勘探开发成本。

摘要：钻井过程中产生大量与地层、钻头相关的工程数据,利用大数据分析技术优选钻头能用于指导钻头的选型、设计和使用,可使钻头的选用从依赖厂家和经验,转向依据科学的结构特征分析和大数据优选。通过开展PDC钻头结构特征数字化方法研究,建立基于统计数据分析的钻头结构特征推荐与选型技术,形成以数据提取与效能分析、钻头结构特征数字化,以及钻头结构特征重构选型3项内容为核心的基本步骤和分析策略,在此基础上建立了一套PDC钻头数字化选型技术和配套软件。较常规钻头进尺与钻速对比分析选型方法,该技术重点考虑了结构特征对钻头使用效能的影响,体现了实钻工程数据对钻头选型的指导作用。应用该技术与软件开展了准噶尔盆地某区块PDC钻头选型,并进行实钻验证。应用结果表明,选用的钻头钻进中钻速和进尺显著提升,缩短了钻井周期。研究技术与成果有利于提升钻井服务技术水平,可为油气田数字化、智能化发展奠定基础。

摘要：为探究深部钻井PDC钻头切削齿在磨损状态下的切削破岩过程,选取深部钻井PDC钻头上不同磨损程度的PDC齿开展单齿切削实验,借助应力测试系统、高速摄影机和热红外成像仪分析磨损齿的受力状态、温度变化规律以及岩石裂纹扩展过程。结果表明,与未磨损齿相比,磨损齿所受切削力更大、温度变化更明显,且更易产生大体积岩屑,这将导致钻头在井下振动加剧,磨损急剧加快,严重影响其使用寿命;切削花岗岩时切削力和温度大幅上升的问题更加突出,但更容易发生体积破碎,产生较大块的块状岩屑。研究成果将有助于重新认识真实井底磨损齿切削破岩及温度变化规律,并为钻头设计及井下寿命评估提供重要参考。

摘要：为了提高聚晶金刚石复合片(PDC)切削齿的破岩性能,设计了一种新型非平面齿,建立了该齿的破岩仿真模型,研究了新型非平面齿的脊长、脊倾角、斜角、切削深度和前倾角对其破岩规律的影响,结果表明:新型非平面齿的内切削刃使岩石产生体积破碎,其破岩效率高于屋脊齿;新型非平面齿的破岩比功和切削力随着脊长的增加呈现出先增大后趋近不变的趋势;新型非平面齿的切削力和破岩比功随脊倾角的增大而增大;新型非平面齿的破岩比功和切削力随斜角的增大而减小,考虑到齿刃的寿命,斜角应取10°~20°;新型非平面齿的破岩比功随吃入深度的增大而减小,最优吃入深度应大于其脊长;新型非平面齿的切向力和破岩比功随前倾角的增大呈现先减小后增大的趋势,最优前倾角是15°。

摘要：切削齿是石油钻头最重要的切削元件,随着高温井的不断开发,井底温度越来越高,对切削齿的性能提出了严峻的挑战,通过对切削齿与砂岩的互作用机理研究,得出:随着温度的升高,轴向力、切向力、破岩比功逐渐降低,轴向力降低约8%~53%,切向力降低约10%~52%,破碎比功降低约27.8%;即冷方式下的破碎比功均比自冷方式的破碎比功小,约减小29%,即冷方式的破岩效率较自冷方式破岩效率更高;随着前倾角的增加,破碎比功先减小后增大,且在前倾角为10°时破碎比功最小;破碎比功随着吃深的增加先降低后升高,且吃深为2 mm时破碎比功最小。研究成果可为我国高温地热井、干热岩等高井温地层钻井用钻头设计提供指导。

摘要：针对小井眼PDC钻头的实际工作条件 ,提出了在小井眼钻井中具有普遍意义的PDC钻头的横向力自平衡抗回旋技术。分析了钻头的受力状态与钻头回旋运动之间的关系 ,并对自平衡抗回旋技术的基本原理、设计方法和技术准则作了阐述。将该技术应用到小尺寸PDC钻头设计中 ,开发出可在直井、定向井以及水平井等各种小井眼钻井中使用的新型直径为 114mmPDC钻头。简要介绍了该钻头的设计原理、结构特点和重要的技术参数。小井眼PDC钻头在大港油田直径为 14 0mm套管开窗侧钻井的钻井工程中取得了良好的技术效益和经济效益。磨损分析结果表明 ,切削齿磨损速率低 ,磨损量均衡 ,聚晶金刚石层未见明显的脆性崩裂 ,具有良好的抗回旋性能。

摘要：文章介绍了一种以轴承副的径向磨损量作为轴承工作状态监测参数、以钻头机械钻速和工作扭矩的急剧变化作为预警信号的牙轮脱落预警新技术。新技术利用摩擦自锁原理,将一个预警装置设置在原有牙轮钻头的轴承腔内。当轴承磨损量达到预定的危险界限时,牙轮将被卡死在轴颈上,轴承的磨损过程终止。钻头工作扭矩和机械钻速急剧变化的信号预示钻头轴承寿命的终结,应即时起钻更换钻头。文章阐述了该技术的基本工作原理,建立了钻头轴承副临界磨损量与结构参数之间的解析关系,说明了预警装置的结构设计准则。

摘要：探讨了利用可编程序控制器(PLC)对专用镗床电控系统进行设计的途径与方法,将PLC的高可靠性和程序编制的柔性运用于专用机床电控系统的设计,为改进机床设计提供了新的思路。

摘要：叙述利用CAD技术进行金刚石钻头水道和布齿设计的原理和方法 ,并简要介绍了西南石油学院钻头研究室设计开发的金刚石钻头计算机辅助设计软件的内容、功能以及编制原理。

摘要：塔轮传动机构的设计中需要对各级带轮直径、中心距等参数进行反复的调整和计算 ,过程繁琐 ,计算工作量大。本文介绍了利用计算机辅助设计技术 (CAD)进行塔轮传动机构设计的原理。这种设计方法可以克服传统设计方法的缺点 ,大大提高设计效率 ,具有较强的实用性。