关于PDC钻头破岩效率的研究

钻头作为钻进过程中主要的破岩工具,其质量的优劣直接影响钻进速度以及钻井的质量和成本。PDC钻头作为金刚石钻头的一种,其在低钻压下可以获得比较好的进尺和钻速,因而得到了广泛的应用。对于PDC钻头,其切削齿尺寸、后倾角和布齿密度是影响其性能的重要参数,本文通过对PDC钻头的室内试验,探讨了切削齿尺寸、后倾角和布齿密度对PDC钻头破岩效率的影响。     

PDC切削齿破岩受力的试验研究

试验模拟了切削面积、接触弧长、切削面形状、切削齿后倾角和岩石性能对PDC切削齿破岩受力的影响。结果表明,采用接触弧长、切削面积和岩石可钻性表征切削面的几何形状和岩石性能与PDC切削齿破岩的实质相符。PDC切削齿单位切削面积上的切向力和正压力随着接触弧长、切削面积、切削齿后倾角和岩石可钻性级值的增大而增大,并与切削面积与接触弧长的乘积呈显著的线性关系。当后倾角小于10°时,切削齿受力较小。根据试验结果,建立了PDC切削齿破岩的受力模型。     

PDC切削齿破岩受力的试验研究

试验模拟了切削面积、接触弧长、切削面形状、切削齿后倾角和岩石性能对PDC切削齿破岩受力的影响.结果表明,采用接触弧长、切削面积和岩石可钻性表征切削面的几何形状和岩石性能与PDC切削齿破岩的实质相符.PDC;切削齿单位切削面积上的切向力和正压力随着接触弧长、切削面积、切削齿后倾角和岩石可钻性级值的增大而增大,并与切削面积与接触弧长的乘积呈显著的线性关系.当后倾角小于10°时,切削齿受力较小.根据试验结果,建立了PDC切削齿破岩的受力模型.     

PDC切削齿破岩效率数值模拟研究

PDC钻头是油田钻井的主要破岩工具,合理布齿设计是提高其性能的主要手段.基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为岩石的本构关系,建立了PDC切削齿动态破岩的三维仿真模型,分析了后倾角、侧倾角、切削深度、围压等因素对破岩能效的影响.结果表明,随侧倾角增大,破碎比功逐渐增大,小于25°时,破碎比功增加量很小,大于25°时,破碎比功大幅增加;随后倾角增大,破岩比功增大,其变化率基本不受切削深度和围压的影响;切削深度过大或过小,破碎比功均较大,切深存在最优值;随围压的增大,破碎比功增大,在较低围压范围内,破碎比功增加量最为显著.研究结果有助于深化对PDC切削齿破岩的认识,为PDC钻头的设计和定制钻进措施提供重要参考.     

南海深部温压地层岩石可钻性评价及应用

南海珠江口盆地深部地层具有高应力也伴随有高温的特点,应用常温常压下的可钻性计算评价方法不能真实、准确反映该地区地层岩石可钻性特征。本文对取自南海珠江组地层的岩石样品开展了高温高压条件下的可钻性测试,对比分析了温压单因素及耦合作用下的差异性,建立了考虑温度和围压的可钻性级值计算模型,并通过ABAQUS软件建模,对温压条件下聚晶金刚石复合片钻头切削齿后倾角进行了优化分析。结果表明：温度在20℃~180℃时对岩石可钻性级值影响不大,高于180℃时,可钻性级值随温度增加有减小的趋势;围压条件下可钻性级值与常压下的级值存在差异,且高1~2级;温压下调整PDC钻头的后倾角到25°时钻头的破岩效率最高,应用井与已钻井相比机械钻速分别提高了31.71%、41.95%。本文所做的研究对于进一步认识高温高围压地层机械钻速低的原因、优化钻头切削齿参数、减少钻井周期,指导高温高围压地层钻井作业具有重要意义。     

PDC钻头的岩石研磨性试验研究

利用微型钻头模拟PDC钻头的切削破岩过程 ,对PDC钻头的岩石研磨性进行了试验研究。根据有关磨损理论 ,提出以PDC切削刃在单位正压力下经过单位摩擦路程的体积磨损量作为岩石的研磨性系数 ,建立了根据研磨性系数预测PDC切削齿磨损寿命的理论模型。用试验方法测定了泥板岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩、石灰岩、花岗岩等不同岩样的研磨性系数 ,其数值范围为 10 -6～ 10 -3 mm3 / (kN·m)。采用公比为 10的等比级数分级方法 ,将我国石油钻井地层的研磨性分成四级。对直径 2 16mm的PDC钻头的磨损分析表明 ,在研磨性系数小于 5× 10 -5mm3 / (kN·m)的低研磨性地层中 ,切削齿的磨损寿命可达 35 0h左右 ;而在研磨性系数大于 5× 10 -4mm3 / (kN·m)的高研磨性地层中 ,切削齿磨损寿命在 10h以下。     

PDC钻头的岩石研磨性试验研究

利用微型钻头模拟PDC钻头的切削破岩过程,对PDC钻头的岩石研磨性进行了试验研究.根据有关磨损理论,提出以PDC切削刃在单位正压力下经过单位摩擦路程的体积磨损量作为岩石的研磨性系数,建立了根据研磨性系数预测PDC切削齿磨损寿命的理论模型.用试验方法测定了泥板岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩、石灰岩、花岗岩等不同岩样的研磨性系数,其数值范围为10-6～10-3 mm3/(kN*m).采用公比为10的等比级数分级方法,将我国石油钻井地层的研磨性分成四级.对直径216 mm的PDC钻头的磨损分析表明,在研磨性系数小于5×10-5 mm3/(kN*m)的低研磨性地层中,切削齿的磨损寿命可达350 h左右;而在研磨性系数大于5×10-4 mm3/(kN*m)的高研磨性地层中,切削齿磨损寿命在10 h以下.     

锥形PDC齿与常规PDC齿破岩效果对比试验

为对比分析锥形PDC齿与常规PDC齿在不同岩样上的破岩效果,通过单齿破岩试验,分析了不同磨损高度的常规PDC齿与锥形PDC齿在钻压影响下的破岩规律。结果表明：在一定的钻压下,锥形齿在钻进硬度较小的岩石(灰板岩、绿板岩、大理岩)时,相比无磨损PDC复合片的切削深度较小,但远大于磨损了的PDC复合片的切深,随着岩石硬度的增大,锥形齿的切削深度越接近无磨损的PDC齿;在钻进较硬的岩石(石灰岩、玄武岩)时,当钻压小于某一值时,锥形齿的切削深度小于无磨损PDC复合片,当钻压大于该值时,锥形齿的切削深度则大于无磨损PDC复合片。试验结果为复合片-锥形齿混合钻头设计提供了理论支撑。     

基于ABAQUS的PDC钻头切削齿破岩仿真及热分析

目的研究聚晶金刚石(PDC)钻头切削齿破岩过程中的温升及变形情况,确定在不同切削参数下PDC钻头单齿破岩时温升和变形的变化规律.方法利用非线性有限元仿真软件,建立了二维PDC钻头切削齿-岩石动态仿真模型,通过改变钻头切削齿破岩时的切削参数,得到了不同参数条件下切削齿温度和变形的变化规律,对切削齿破岩过程中的温升及热变形进行分析.结果切削温度在初始阶段上升较快,0. 02 s左右趋于平稳,同时切削深度对温度的影响最大;温度的升高以及切削力的变大,会使切削齿的变形增大.结论在PDC钻头单齿破岩的过程中,PDC切削齿的温度变化与其切削深度、切削速度以及齿前角密切相关.切削深度对其温度的影响较为明显.与所受的切削力相比温度对切削齿的变形影响较为明显.     

PDC切削齿与岩石相互作用模型

使用可以加载钻压的试验设备,在不同钻压、切削面积、切削速度和切削齿后倾角条件下对不同性质的岩石进行钻进试验,通过对试验数据的多元非线性回归分析,建立新的PDC切削齿与岩石相互作用模型。结果表明:切削面积是影响切削齿受力的主要因素;切削齿受力随切削面积、切削齿后倾角和岩石可钻性级值的增大而增大;切削齿受力与切削速度呈对数关系。     

不同含水量对煤吸附甲烷的影响

运用Langmuir单分子层吸附理论,分析了煤对甲烷吸附能力受其含水量的影响利用WY - 98B型瓦斯常数测定仪,分别对2种煤样在不同含水量时吸附甲烷气体的等温吸附曲线、Langmuir压力、吸附常数a,b进行了定性与定量分析,得出了煤对甲烷吸附量随压力的变化关系式及Langmuir吸附常数a,b随煤样内水含量变化的关系式研究结果表明:含水煤样依然满足Langmuir单分子层吸附理论,吸附常数a,b与煤样中含水量的变化之间存在着一定相关性     

老年性痴呆病发病机理的研究近况

为适应当今老龄化社会对老年性痴呆病的防治需要，从载脂蛋白E(ApoE)、tau蛋白、β-淀粉样肽及其前体蛋白、遗传因素、代谢因素几个方面对老年性痴呆(Alzheimer’s Disease，AD)的病因、病机作了描述．使人们在微观和宏观领域对AD有更清晰完全的认识。     

利用Mathematica探讨环面上测地线的数值解法

本文主要讨论空间环面上的测地线问题,提出了环面的定义以及定理,并运用这些定义以及定理研究环面上的测地线,并且进一步讨论空间环面上的测地线的数值解法。     

香波中硅油在头发上的沉积作用

通过全谱直读等离子体原子发射光谱仪和萃取 - 称量方法研究了表面活性剂和阳离子高分子聚合物对香波中硅油沉积量的影响,分析了硅油沉积量与香波调理性之间的关系.结果表明:萃取V- 称量法可以准确测定硅油在头发上的沉积量;主体表面活性剂、辅助表面活性剂和阳离子高分子聚合物均影响硅油在头发上的吸附;香波的调理性随着硅油在头发上沉积量的增加而改善.     

分散剂对高效吸油树脂性能的影响

近年来,我国大多数油田已进入中,高含水期。油田采出水水量的日益增加,有效的含油废水净化材料的研究开发势在必行。高效吸油树脂是一种自溶胀型的吸油材料,本文以甲基丙烯酸长链酯为单体,MBA为交联剂,BPO为引发剂,水为分散介质,在不同分散剂的条件下,采用悬浮聚合法合成了高效吸油树脂。着重研究了在不同分散剂的条件下对高吸油性树脂吸油性能的影响,并对其进行优选,结果表明以PVA为分散剂时可取的较好的吸油效果。     

不同前处理措施对真空油炸杏鲍菇脆片品质的影响

杏鲍菇为大宗食用菌,为提高杏鲍菇利用率,开发杏鲍菇休闲食品,研究前处理工艺对真空油炸杏鲍菇品质的影响。采用控制变量法,主要考察了切片方式、切片厚度和漂烫处理对杏鲍菇脆片品质的影响。结果表明,切片方式影响显著,脆片的脆度和含油量都与切片厚度呈现正相关关系,其中2mm为较佳厚度,与L值呈现负相关关系;漂烫可灭杏鲍菇脆片中多酚氧化酶和过氧化物酶的活性,从而抑制褐变,较佳漂烫处理方式为95℃、90s。     

颗粒度对纯铁气体氮化生成物的影响

分别以不同颗粒度的纯铁铁粉为研究对象，进行气体渗氮．通过各种渗氮条件下的氮化实验，系统地研究了颗粒度对纯铁氮化行为的影响，研究结果表明：在气体氮化实验中，纯铁铁粉氮化后所形成的氮化物的相组成及含量与颗粒度有关，细化后的铁粉由于表面能及晶界、位错等缺陷的增加，为氮原子的渗入提供了有利条件，当粒径减小为原来的1／10后，临界渗氮温度可以至少下降50℃，并且相同温度下的渗氮速度明显提高。     

基于自适应算法的应答器传输模块解调方法研究

当前应答器传输模块解调应答器报文采用传统的非相干解调法和相干解调法,非相干解调法简单易于实现,但抗干扰性能差,难于解决接收信号的相位延迟的问题。相干解调法抗干扰性能好;但要求设置与发送设备中的高频信号载波同频同相的本地参考载波,实现起来过于复杂,且影响解调的速率。为了解决这些不足,尝试在应答器传输模块中引入通信领域先进的自适应算法对应答器报文2FSK信号进行解调,运用Matlab仿真软件进行了解调性能分析。结果表明自适应解调算法能较好地解决传统解调算法存在的不足,取得了较好的解调效果。     

预处理对复合材料性能的影响研究

通过不同的处理方法改善增强纤维与基体树脂间的界面性能,探讨了预处理对复合材料性能的影响.结果表明:经过A-151处理和碱处理后,复合材料的拉伸性能分别提高到92.6Mpa和78.0Mpa,在45℃、5%Na0H 溶液中加热0.5h后,复合材料的冲击性能最大.     

基于CORDIC算法的FPGA实现

在介绍传统的直接数字频率合成(DDS)技术和坐标旋转数字计算机(CORDIC)算法原理的基础上,就如何选择CORDIC算法的参数进行分析,并给出了推导过程。设计了一种基于高速并行流水线结构CORDIC算法的正弦信号发生器,在QuartusⅡ和Modelsim平台上综合和仿真表明,时钟频率可达205 MHz,误差在10-5数量级。给出了FPGA设计的具体过程,软件仿真结果和硬件应用结果。