文档介绍：PDC钻头稳定性分析摘要本文对影响PDC钻头稳定性的回旋振动与扭转振动进行了分析。本文来源于网络,本站发布的论文均是优质论文,供学****和研究使用,文中立场与本网站无关,版权和著作权归原作者所有,如有不愿意被转载的情况,请通知我们删除已转载的信息,如果需要分享,请保留本段说明。关键词PDC钻头;稳定性;振动中图分类号TE921文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)031-0215-01 自二十世纪七十年代初PDC钻头问世以来,PDC钻头在世界范围内得到了普遍应用。在均质的较软地层中PDC钻头具有破岩效率高、钻速快、进尺多、寿命长等优点。从八十年代中期开始,国内许多科研院校、石油企业厂矿、石油工具厂先后投入了大量的人力物力从事PDC钻头的研究与开发,并有多种PDC钻头在国内得到推广应用。在研究开发与使用过程中,人们发现许多PDC钻头的损坏是由于其不能在井下稳定地工作而造成的。为提高PDC钻头的工作性能,使其获得更广泛的适用范围,胜利石油管理局钻井工艺研究院对“PDC钻头的稳定性技术”进行了较多研究,在对影响PDC钻头稳定性的因素进行大量调研及分析。现场应用中,有许多PDC钻头的钻进性能不理想,进尺少、钻速慢、寿命短,分析其原因主要是由于在钻进过程中PDC钻头发生了某种振动而使PDC钻头不能够稳定工作所致。振动形式主要有三类:回旋振动、扭转振动及轴向振动,本文仅对前两类进行研究。 1回旋振动 ,在井眼直径稍大于钻头直径的情况下由作用在钻头上的侧向力(不平衡力)引起的。侧向力迫使钻头偏离原来井眼中心作横向移动,将钻头推向井壁,从而使钻头瞬时旋转中心不再是钻头几何中心。此时,钻头瞬时旋转中心可能位于钻头几何中心与原井眼中心之间称正向回旋;可能位于钻头几何中心与井壁之间称反向回旋。事实上多数情况下钻头回旋属于瞬时旋转中心位于钻头保径部位的反向回旋。而此种回旋恰恰是引起钻头振动程度最为严重的情况。在这种情况下,钻头与井壁间的作用就类似于一组内行星齿轮机构,钻头的瞬时旋转中心是位于钻头与井壁的接触部位。此时钻头既有自转又有与自转相反的公转。 ,由于钻头瞬时旋转中心离原井眼中心较近,多数PDC切削齿的运动状态与受力状态属于正常,因而危害不大。以下仅讲反向回旋且主要指常常发生的瞬时旋转中心为钻头保径处的情况,简称回旋。钻头发生回旋时,钻头设计的最基本前提钻头的几何中心是钻头的旋转中心不再成立,因而钻头的几何结构、PDC切削齿的布置变得不合理。回旋运动改变了PDC切削齿的工作状态,切削齿有时正向运动,有时侧向运动,有时反向运动,每个PDC切削齿都承受着很大的冲击载荷。 PDC切削齿的运动速度和方向无时不在变化,尤其是每时每刻总有部分PDC切削齿的切向运动速度与设计要求的方向相反,这叫瞬时局部反向旋转现象,对PDC切削齿的破坏特别严重。反向旋转的危害极大,是由于PDC切削齿的承载特点所决定的。PDC切削齿的结构和自锐特点只允许它承受来自正面的载荷,对来自侧面和反面的载荷的承受能力很弱。反向旋转切削力主要作用在自锐出露的金刚石层反面上,正面无任何支撑,即使在较小载荷、作用时间较短的情况下,切削齿的金刚石层也会遭到严重破坏。 1)钻头结构。一般来说,促使钻头产生横向运动的任何因