枪钻几何结构参数对钻削力影响规律的研究

枪钻钻头自身独特的复杂结构使深孔钻削的过程变得较为复杂。钻头几何结构参数设计的不合理会引起钻削力较大,导致温度升高、刀具磨损严重和降低孔加工质量等一系列问题。本文通过对钻头静力学分析,借助群钻钻削力的计算方法,将刀具内、外刃分解为微切削单元进行分析进而建立枪钻钻头的力学模型。通过数值仿真研究枪钻钻头几何结构参数的改变对钻削力变化的影响规律,从而进一步优化相关参数并通过实验验证。试验结果表明,钻削力的变化与仿真分析的规律相吻合,进而为枪钻几何结构的优化设计提供了依据。     

PDC钻头侧钻现场应用

介绍了当前侧钻井的状况,随着油田的持续开发,原油储量越来越少,为了加大勘探开发力度,滚动评价井、探井相对较多,钻遇油气层的风险越大,侧钻作业增多,为了减少侧钻费用,就要对常规的侧钻方法进行改进,采用PDC钻头侧钻是一种有效的途径。分析了PDC钻头侧钻的难点,有针对性地提出了解决难题的方法和技术要点;通过现场应用,侧钻成功率百分之百,井身质量合格。证明了PDC钻头侧钻的可行性,形成了一套PDC钻头侧钻的方法,以及解决技术难题的措施,为侧钻井施工提供了参考依据和技术支持。PDC钻头侧钻缩短了钻井周期,提高了生产时效,大大降低了工程施工成本,取得了良好的经济效益,具有一定的实用价值。     

群钻钻削精度试验

通过群钻钻头直径Ｄ，进给量ｆ和切削速度ｎ对孔径扩张量，圆度，孔中心线垂直度和直线度影响的试验，得出它们的变化规律。     

锐度对随钻扩眼钻具钻压分配关系的影响

随钻扩眼过程中,领眼钻头与扩眼器前后相随,同步切除岩层。由钻柱施加的钻压为二者共同承担。若钻压分配不当,则易引起钻柱剧烈振动,机械钻速降低,钻具过早损坏等复杂状况。在设计和选配领眼钻头与扩眼器时即应着重考虑钻压分配关系。然而,常规设计方法仅依赖领眼钻头和扩眼器所切除岩层的截面积来确定分配关系,所得结果较为粗糙。故提出钻具锐度的概念以表征破岩工具的切削能力,其值由室内试验测定,值越大,表示工具切削岩层的能力越强;在锐度基础上发展了计算钻压分配关系的常规方法,并说明了锐度对钻压分配关系的影响规律。该结果对随钻扩眼钻具组合的设计和选型具有指导作用。     

国内外钻削加工现状

介绍了当前国内外钻削加工的方法、钻头材料、制造钻头的新工艺及一些新型的深孔加工钻头.     

小直径深孔振动钻削系统设计与试验

振动钻削是解决小直径深孔加工的有效工艺途径之一。钻削效果的好坏主要取决于振动系统的性能、钻头的设计和参数的选择，本文就这几个问题，设计了新型的振动系统和 Ｄ Ｆ 钻头，并进行了６ｍ ｍ 和８ｍ ｍ 深孔钻削试验，取得了良好的工艺效果。     

气体钻与泥浆钻全井段钻柱动力学对比研究

全井段钻柱在井内运动过程是一个非常复杂的非线性动力学问题,不可能得到比较完美的解析解,如果采用室内试验或者现场试验研究,其成本又会很高且很难实现。因此,在弹塑性力学、岩石力学和钻柱力学的基础上,以四川某井基本钻井参数和钻具组合为依据,采用有限元法建立了塔式钻具钻至1486m井深时的全井段三维钻柱模型和相应的井筒模型,并且建立了钻头与岩石以及钻柱与井筒之间的随时间变化且有摩擦系数的接触关系和相对应的泥浆钻井模型,对比分析了钻柱在动态钻进过程中的井口参数、钻头上压力和转动速度以及全井段钻柱的弯矩扭矩变化等结果,得出气体钻井与泥浆钻井全井段钻柱的运动规律以及钻铤失效机理的差异。为认识气体钻井全井段钻柱的运动规律提供了新的研究方法,对气体钻井中钻柱力学、井斜控制和设备等方面的研究都有较好的现实意义。     

随钻地震的钻头震源研究

对随钻地震技术中的钻头震源进行了理论研究,重点分析了钻头冲击井底岩石产生的张性波和体波．纵波主要沿着井轴传播;横波主要沿着垂直于井轴的平面传播．现场考察了各种波（包括次生波）在随钻地震剖面上的特征．这些由钻头产生的波具有不同的延迟时间,它是井口偏移距和钻头深度的函数,建立了时距曲线方程．研究这些波的类型可为随钻地震技术的野外井场施工提供一定的依据,对钻头产生波场解释是很有必要的．     

模拟地层条件的岩石抗钻特性

可钻性级值及单轴抗压强度不能全面、客观分析地层条件下岩石抗钻特性,而利用三轴抗压强度指导钻头选型及钻速预测又受到缺乏连续地层强度特性剖面的制约。针对这一问题,基于模拟地层条件的三轴抗压强度实验、波速实验及微钻头可钻性实验,通过多元回归分析,分别建立了三轴抗压强度、可钻性级值多因素关系模型。在此基础上,利用测井资料建立了抗钻特性参数连续剖面,揭示了抗压强度分层规律。俄罗斯远东鄂霍次克海域V区块实例研究表明:以三轴抗压强度为基础的PDC钻头优化设计取得了钻井提速显著、钻头寿命明显延长的综合效果。     

钻铣法在深孔加工中的应用

钻铣法-铣刀安装在钻头上,深孔加工切削时,铣刀自转从而解决了零切削区的问题,是深孔加工工艺的一次飞跃.在不同范围传统的深孔加工中经常使用到的方法:BTA深孔钻、机械夹固硬质合金钻头、单刃深孔钻、接柄麻花钻等都不能从根本上解决零切削区的问题.直到钻铣法的出现这一问题才得到解决,并在目前的深孔加工中得到了广泛的使用和推广.     

镍铁结合剂电沉积金刚石套料钻的性能研究

研制了适用于SiO2先进工程陶瓷加工的新型电沉积金刚石套料钻,其结合剂为镍铁合金。介绍了该钻头的沉积工艺参数和基本特性。通过对钻头寿命、加工效率和质量的实验研究,对钻头的切削性能进行了评价。结果表明,所研制的套料钻比镍钴结合剂钻头具有更高的切削效率和耐磨性能。该钻头同样适用于其它硬脆性材料的加工。     

高效率分度钻模的设计

机械加工过程中,定位是提高零件加工效率和保证加工精度的重要因素。本钻模能有效地使零件快速定位和装夹,并解决了外圆柱面钻头定位困难的问题,同时提高了零件的互换性和经济效益。     

光钻铤大钻压防斜技术在徐家围子深井的应用

大庆徐家围子深井具有地层硬、倾角大（最大可以达30?）等特点易井斜,采取轻压吊打的方法严重影响钻进效率,延长钻井周期。为了提高效率,该地区采用了光钻铤大钻压防斜打快技术,实践证明,光钻铤钻具组合在大庆徐家围子深井钻井中可提高机械钻速20%以上、延长钻头寿命30%以上、纠正井斜。本文通过对光钻铤钻具组合防斜打快机理进行分析,建立其运动学模型和动力学模型,推导出钻头侧向力求解公式,得出光钻铤大钻压防斜打快技术的原理及其适用性。     

CNC群钻刃磨原理及参数的确定

讨论了ＣＮＣ群钻刃磨机的刃磨原理,以锥面作为钻头刀面的数学模型,根据钻头的结构参数,计算机求出其对应的一组刃磨参数,用于控制刃磨机磨削出理想的钻型。     

定向钻井PDC钻头三维钻速预测方法

综合考虑PDC钻头的切削作用、钻具组合的力学作用和地层岩石可钻性各向异性,根据钻头力平衡原理,建立一种新的PDC钻头三维钻速预测方法。在钻头瞬态力平衡计算中,不仅考虑钻具组合的力学作用,还考虑钻头冠部的侧向不平衡力和保径受力对PDC钻头切削作用的影响。结果表明:井眼轨迹的预测结果与实测结果有较高的吻合度,说明方法合理;根据具体的钻头结构参数和地层可钻性各向异性,通过数值计算可获得钻头的轴向和侧向钻速,不需要取得地层法向钻进效率;在钻头瞬态力平衡计算中,钻头侧向不平衡力过大将增大井眼轨迹控制的难度,对PDC钻头布齿参数的进行优化设计可以减小钻头的侧向不平衡力,进而减小钻头漂移角和工具面变化范围,增强井眼轨迹控制能力。     

川西双鱼石构造须家河组岩石抗钻特性研究

川西北部双鱼石构造栖霞组是四川盆地天然气增产上储的重要层系,但该区块以须家河组为代表的难钻地层面临钻头破岩难、磨损快,机械钻速低,单只钻头进尺短的瓶颈问题,严重制约了栖霞组气藏钻井提速和整体勘探开发进程。选取区块须家河组下部(须二、须一段)露头岩样和出井岩屑,开展了岩石可钻性、研磨性和抗钻机理分析实验。结果显示：测试岩样的可钻性级值平均为8.45,须一段岩样均为最高的10级,标准杆件平均研磨量为16.26mg,整体表现出极强的抗钻性。分析认为：须家河组下部地层孔隙度渗透率极低,石英含量高,胶结强度高,岩石抗压强度和硬度高,不利于钻头冲击/切削破岩和水力辅助破岩,是导致机械钻速极低的主要原因;宏观上的高强度高硬度以及钻屑颗粒在细观与微观尺度上的强研磨性,是导致钻头牙齿冲击破坏和研磨失效的关键因素,也是后续钻头研发和选型的重点攻关方向。     

钻削过程声发射信号模型的理论研究

分析钻削过程中钻头的磨损形式和声发射源及其数学模型。方法用声发射信号与钻削过程的理论关系,研究钻削过程中各塑性变形区的塑性功功率数学表达式。     

Ca-S复合易切削不锈钢钻削加工性试验研究

本文从钻头的耐用度、钻削力、钻削温度和断、排屑等方面,对新研制的0Cr16Ni10CaS易切不锈钢的钻削加工性进行了试验研究。并利用扫描电镜等手段对钻屑根部进行了观察,分析了其易切削机理。由于复合加入了Ca、S易切削元素,在钻削时,起到了形成微空洞、应力集中源、减少内摩擦和降低加工硬化等作用。因而有效地改善了其钻削加工性。     

微小孔振动钻削机理研究

采用振动钻削的方法对微小孔进行钻削加工,设计制作了一台新型、高效的超声波振动钻削设备,在几种常见材料上,通过改变振动钻削参数,进行孔径为０．２￣１．０ｍｍ的粘削实验;借助扫描电镜,分析孔的表面和剖面形状,对普通钻削与振动钻削加工的孔进行了比较;从入钻过程、孔的尺寸形位精度、切屑切屑形式、孔的表面质量、钻头寿命等方面分析总结出微孔振动钻削的加工机理。     

枪钻几何结构参数对钻削力的影响规律

枪钻钻头自身独特的复杂结构使深孔钻削的过程变得较为复杂。钻头几何结构参数设计得不合理会引起钻削力较大,导致温度升高、刀具磨损严重和降低孔加工质量等一系列问题。通过对钻头静力学分析,借助群钻钻削力的计算方法,将刀具内、外刃分解为微切削单元进行分析进而建立枪钻钻头的力学模型。通过数值仿真研究枪钻钻头几何结构参数的改变对钻削力变化的影响规律,从而进一步优化相关参数并通过实验验证。试验结果表明钻削力的变化与仿真分析的规律相吻合,进而为枪钻几何结构的优化设计提供了依据。