旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向pdc鉆頭結(jié)構(gòu)研究初探(參考版)
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【正文】 10。New technology creates a step change in drilling efficiency，WorldOil，April 2004Vol. 225 No. 4《力平衡技術(shù)及其在PDC鉆頭設(shè)計(jì)中的應(yīng)用》，張建平，1999年公司論文?！秶?guó)外典型的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井系統(tǒng)》，趙金海、朱仝塔等，國(guó)外油田工程，2002年第11期。因此，此時(shí)開展旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)適用的PDC鉆頭的先期研究是具有一定的前瞻性意義的。由于目前可商業(yè)化應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)都是國(guó)外廠商生產(chǎn)，國(guó)內(nèi)對(duì)其引進(jìn)的時(shí)間較晚，應(yīng)用也大多在海洋鉆井中，陸上鉆井鮮有關(guān)于這方面的報(bào)道，因此其應(yīng)用范圍就國(guó)內(nèi)來(lái)說(shuō)還是比較窄的。結(jié)論本文在對(duì)典型旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)導(dǎo)向原理和工作模式進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上得出了在推靠鉆頭式和指向鉆頭式這兩種導(dǎo)向模式下PDC鉆頭的受力和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，根據(jù)這些特點(diǎn)分析提出了適應(yīng)于旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向系統(tǒng)的PDC鉆頭應(yīng)具有的力平衡、淺內(nèi)錐短輪廓、連續(xù)遞增后傾角、過(guò)載保護(hù)齒以及低扭矩保徑等結(jié)構(gòu)。采用這種結(jié)構(gòu)的鉆頭在采用推靠式導(dǎo)向方式時(shí)由于保徑墊部分也有一定的側(cè)向切削能力，所以可以提供更好的導(dǎo)向能力。這種保徑結(jié)構(gòu)將保徑墊分成“主動(dòng)保徑”和“被動(dòng)保徑”兩種，主動(dòng)保徑上鑲裝具有刮削井壁功能的切削齒，被動(dòng)保徑上鑲裝沒有切削功能的耐磨硬質(zhì)合金塊或采用焊接的方法在其表面敷焊耐磨硬質(zhì)合金材料，主、被動(dòng)保徑間隔布置。采用過(guò)載保護(hù)齒的目的是防止導(dǎo)向系統(tǒng)在導(dǎo)向初期對(duì)鉆頭進(jìn)行強(qiáng)制偏移時(shí)使外排齒受到過(guò)強(qiáng)的擠壓載荷而損壞，其較低的出露高度保證了其在鉆頭正常鉆進(jìn)時(shí)不影響機(jī)械鉆速。、過(guò)載保護(hù)齒在每個(gè)刀翼上與該刀翼第一顆保徑齒相鄰的主切削齒后布置一顆過(guò)載保護(hù)齒，這種齒可以是比主切削齒小的PDC復(fù)合片，也可以是牙輪鉆頭用的硬質(zhì)合金齒。）連續(xù)遞增直至外排最后一個(gè)齒。、連續(xù)遞增后傾角鉆頭內(nèi)錐部分采用較小后傾角（如15176。、淺內(nèi)錐短冠部輪廓由于在旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向時(shí)PDC鉆頭需要在導(dǎo)向系統(tǒng)控制下在井底靈活轉(zhuǎn)向，較深的內(nèi)錐和較長(zhǎng)的冠部輪廓會(huì)限制鉆頭的“機(jī)動(dòng)”能力，因此設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用150176。、PDC鉆頭上所受的不平衡力對(duì)系統(tǒng)的影響類似于推靠鉆頭導(dǎo)向方式。、在指向鉆頭導(dǎo)向方式下工作的鉆頭主要靠其冠部切削能力來(lái)完成導(dǎo)向，為了保持穩(wěn)定性需要降低鉆頭的側(cè)向切削能力以及較長(zhǎng)的非攻擊性保徑段。但在導(dǎo)向初期，冠部刀翼也可能出現(xiàn)局部切削的現(xiàn)象，因此對(duì)其冠部的磨損較為嚴(yán)重。、指向鉆頭導(dǎo)向方式、指向鉆頭導(dǎo)向方式是在位移工作模式在工作的，導(dǎo)向工具根據(jù)井身設(shè)計(jì)需要在遠(yuǎn)離近鉆頭支點(diǎn)處由偏置機(jī)構(gòu)產(chǎn)生一個(gè)偏置位移，使鉆頭與井眼軸線發(fā)生相對(duì)傾斜，從而實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向鉆進(jìn)。、由于在該模式下工作時(shí)鉆頭側(cè)面大部分被偏置機(jī)構(gòu)頂在井壁上，造成其所受的側(cè)向摩阻較大，由此其所受的反向扭矩也較大，從而增大了鉆頭的扭矩。、由于遠(yuǎn)鉆頭支點(diǎn)的存在
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