导读:本文包含了单牙轮钻头论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:牙轮,钻头,台架,异形,效率,数值,牙齿。
单牙轮钻头论文文献综述
邓嵘,侯凯,李孟华,李向东[1]（2018）在《混合式单牙轮钻头破岩性能研究》一文中研究指出在石油钻探过程中,优质的钻头对于降低钻井成本和提高钻井效率至关重要。通过设计,将牙掌结构与牙轮结构相连接,并且分别在牙轮和牙掌上安装锥形齿和PDC齿,从而设计出一种新型的混合式单牙轮钻头。该混合式单牙轮钻头较一般单牙轮钻头多了PDC齿,利用冲击和剪切原理破岩。牙轮大端通过井底中心,所有齿圈与井壁接触,在破岩的同时可以起到保径作用。建立了混合式单牙轮钻头与岩石相互作用的有限元模型,并对钻头井底模型、牙齿主切削力和破岩体积进行了仿真分析。通过台架实验对数值模拟得到的钻压和进尺量进行验证。研究结果表明,数值模拟得到的钻压和进尺量与台架测试结果相符,破岩载荷规律与钻头结构设计特点一致。混合式单牙轮钻头与球形单牙轮钻头相比,侧向力减小39.6%,破岩效率提高37%。使用该混合式单牙轮钻头钻井时稳定性更高,可以减小井斜发生的概率。根据结果可知,数值模拟在研究该混合式单牙轮钻头破岩规律中是有效的,该方法为钻头进一步设计及其工作特性的评估提供了依据。(本文来源于《工程设计学报》期刊2018年03期）
贾相健[2]（2018）在《单牙轮钻头齿形研究》一文中研究指出单牙轮钻头在小井眼钻井中有广阔的应用前景。实践证明单牙轮钻头已在小井眼中取得了较好的经济效益,是一个值得深入开发和研究的钻头品种。单牙轮钻头在软地层中具有较高的机械钻速和寿命,但在硬地层和研磨性强地层中由于牙齿先期磨损快,牙齿难以吃入岩石,钻头机械钻速和寿命均较低。现有单牙轮钻头品种较单一,难以拓宽钻头的适用范围和钻井需求。因此,为扩大单牙轮钻头在深井硬地层和研磨性强地层中的应用范围,应针对不同性质的岩石设计符合其破岩特点的单牙轮钻头,以获得较高的机械钻速和寿命。本论文从球形单牙轮钻头牙齿的运动和受力状况及受力和破岩效率等几个方面出发进行了计算机模拟分析和单牙轮牙齿测力实验及单齿刮削破岩实验,开展了单牙轮钻头的新齿型研究。对单牙轮钻头的适用齿形从理论分析、计算机仿真、有限元分析、及实验研究等方面着手,进行了较为系统的研究。研究结构表明新齿型具有较高的破岩效率,并能提高单牙轮钻头的使用寿命。本论文是一项探索性和开创性的技术基础研究,可能会使我国单牙轮钻头的技术水平和使用范围都获得提高和扩大。论文研究具有一定的现实意义。(本文来源于《东北石油大学》期刊2018-03-01）
李坤燃[3]（2018）在《新型单牙轮钻头研究及应用》一文中研究指出川西地区探井多用小尺寸钻头(6"左右)钻头钻叁开后的井段,由于井眼直径小,小尺寸牙轮钻头不但机械钻速慢,而且钻头消耗多、起下钻作业增加。人们研制了一种新型小尺寸钻头,它主要由一个偏置的多锥形牙轮、一个圆柱形滚轮及两个牙掌组成。通过新型单牙轮钻头前期科学研究、产品试制和台架试验,进行相关工艺技术研究及应用,有助于解决川西地区探井小井眼机械钻速慢、钻井效益低的实际生产难题。结果表明,单牙轮钻头钻速接近PDC钻头,远高于叁牙轮钻头,具有较好的技术经济指标,值得进一步推广应用。(本文来源于《现代制造技术与装备》期刊2018年02期）
曾英,董本丽,涂能安[4]（2017）在《单牙轮钻头轮体严重冲蚀的解决方法》一文中研究指出分析单牙轮钻头轮体严重冲蚀的原因。提出通过对牙轮轮顶平面进行表面处理或在齿顶平面镶装小硬质合金齿来提高轮顶的抗冲蚀能力;通过使用加长硬质合金喷嘴保护牙轮内孔,防止钻井液从内向外冲蚀;通过优化牙轮流道的几何结构来提高轮体的抗冲蚀能力。(本文来源于《一重技术》期刊2017年05期）
李孟华[5]（2017）在《混合式单牙轮钻头破岩数值模拟及实验研究》一文中研究指出单牙轮钻头因其在钻进过程中遭受的冲击载荷小,且轴承寿命长而被广泛应用于深井和小井眼钻井中。但是目前油田广泛使用的球形单牙轮钻头,其牙齿在钻进硬地层和高研磨性地层中的先期磨损和折断比较严重,造成其寿命降低。而最近几年研发设计的异形单牙轮钻头虽在牙齿磨损方面做出了改进,但是它在钻进过程中的侧向力较大,钻头偏磨较为严重。为了克服单牙轮钻头的这些缺陷,本文结合单牙轮钻头和PDC钻头破岩特点,设计了一种新型的单牙轮钻头,并对其钻进过程进行了台架实验和数值模拟研究,具体内容如下:(1)本文对单牙轮钻头的结构和性能特点进行了阐述,详细介绍了单牙轮钻头的几何学基本方程及钻头失效形式,详细分析了地层特性、钻压及转速对单牙轮钻头钻进的影响规律。(2)在考虑地层渗透性的作用下,研究了单牙轮钻头钻进过程,近井底地层的孔隙压力变化。根据渗流力学原理,建立了微分方程并求解得到井底孔隙压力分布。在充分考虑井底受力的条件下,建立了适用于不同渗透率储层的单牙轮钻头单齿破岩数学模型,并进行了应用分析。结果表明:1)低渗地层,钻井液液柱压力和孔隙压力对牙齿钻进的影响较小;2)高渗地层相比低渗地层,牙齿钻进对垂向载荷的变化更加敏感,故在渗透率较高的地层,增加牙齿的垂向载荷能够有效地提高钻头的破岩效率;3)相对于低渗透地层,地层渗透率较高时,减小名义压差对提高钻速更有效果。(3)基于已有的单牙轮钻头结构设计原理,本文分别对现有的牙掌和牙轮结构进行了改进,设计了一种混合式单牙轮钻头(该钻头结构已经申请了发明专利并获得授权一种混合式单牙轮钻头201410011199.8);(4)设计台架实验,对混合式、球形和异形单牙轮钻头的轴向力、侧向力、进尺位移及岩石破碎量等参数进行测量,并将叁者的这些参数进行对比分析,结果表明混合式单牙轮钻头的侧向力比较小,钻进稳定性比异形单牙轮钻头好,机械钻速相比球形单牙轮钻头高;(5)建立了混合式单牙轮钻头与岩石互作用有限元模型并对其破岩进行了数值模拟。通过对比实验和模拟的钻压时程曲线和进尺量验证了数值模拟的可靠性。通过实验和仿真数据的对比,详细分析了混合式单牙轮钻头的井底模式,对其各部分牙齿的运动形式有了初步的认知,然后利用仿真数据分析了各齿圈牙齿的载荷的分布以及其随钻压的变化,得出牙掌内边缘PDC齿和牙轮大端牙齿是混合单牙轮钻头的主要切削部位,且切削齿载荷最大值出现在牙轮大端。实验和数值模拟结果表明:该混合单牙轮钻头结构设计合理,钻头破岩效率得到了一定的提高,侧向力相对异形单牙轮钻头得到了改进。(本文来源于《西南石油大学》期刊2017-05-01）
唐东[6]（2015）在《基于有限元方法的单牙轮钻头性能评价研究》一文中研究指出单牙轮钻头具有轴承寿命长、受冲击载荷小的特点,在深井和小井眼钻井中应用广泛。然而对于单牙轮来讲,仍然有很多问题亟待进行深入地研究,对其性能的认识还需要加强。已有的对单牙轮钻头性能评价研究,都不能够全面地对钻头的性能进行综合评价,且这些研究所采用的方法大多是通过理论推导、实验、以及不完全的仿真进行的。在进行推导以及仿真时,需要研究人员具有较高的数学、力学理论基础。在进行实验时,花费较大,且周期长。针对这些问题,本文通过ABAQUS软件对单牙轮钻头与岩石互作用过程进行了仿真,获取钻头进尺、破岩量、牙齿载荷、钻头受力等相关性能参数。在多层次灰色评价方法基础上,提出单牙轮钻头性能综合评价方法,结合相关钻进参数,对钻头性能进行评价。针对单牙轮钻头牙齿先期磨损严重的现象,在相关研究基础上,根据单牙轮钻头运动特点,提出了牙齿磨损预测方法。针对有限元模型复杂,建模相对困难的问题,在ABAQUS二次开发及Python语言基础上完成了单牙轮钻头性能分析软件的开发,为模型的快速建立和钻头性能分析评价奠定了基础。本文做了许多开创性的工作,具体内容如下：(1)对单牙轮钻头破岩过程进行研究,通过有限元软件ABAQUS建立单牙轮钻头与岩石互作用的有限元模型。通过有限元手段获取钻进过程中的相关参数,如钻速、进尺、传动比、破岩量和叁维井底模式,结合台架实验结果,对仿真结果进行验证分析。(2)针对单牙轮钻头牙齿先期磨损严重的情况,对大量磨损预测公式进行了研究,在考虑单牙轮钻头受力及运动的情况下,建立适用于单牙轮钻头牙齿磨损的预测公式,并结合现场使用情况,验证公式的准确性。(3)对灰色评价方法进行研究,建立单牙轮钻头多层次灰色评价模型,通过将钻头钻进过程中的各个参数有机地结合起来,研究这些参数对钻头性能的影响,对两款异形单牙轮钻头进行了性能评价。(4)对ABAQUS二次开发进行相关研究,针对模型复杂、建模困难的问题,采用Python语言以及ABAQUS RSG工具,对ABAQUS软件进行二次开发,完成单牙轮钻头性能分析软件地开发,并对软件进行汉化处理,降低软件操作难度,使单牙轮钻头有限元模型的快速建模与分析得以实现。(本文来源于《西南石油大学》期刊2015-06-01）
安美[7]（2015）在《异形单牙轮钻头牙齿载荷数值模拟与实验验证》一文中研究指出异形单牙轮钻头是一种新形单牙轮钻头,其设计目的是为了克服球形单牙轮钻头在硬地层和高研磨性地层中牙齿先期磨损严重的缺陷。目前该类钻头仍处于研发中,还存在很多研究空白,其中牙齿载荷是钻头设计者和使用者最关心的问题之一。依托国家科技重大专项“低渗气藏复杂地层高效钻井关键技术”下的联合研究任务“深部难钻地层高效破岩新技术研究”,本文采用有限元数值模拟与台架测试,并结合现场试验对该形单牙轮钻头展开破岩基础理论研究,包括井底模式、破岩机理、各齿圈牙齿载荷大小和分布规律,以及钻头牙齿失效机理等。具体工作内容及主要结论如下：(1)以西南石油大学申请的发明专利“一种锥形单牙轮钻头”为原型,采用叁维建模软件Pro/E设计了两只不同牙轮形状的异形单牙轮钻头；(2)在实验台架上对两只钻头在不同钻压、不同岩石条件下钻进时的牙齿载荷进行了物理测试；(3)采用显式动力学有限元软件LS-DYNA建立了两只钻头与岩石的互作用有限元模型,对不同实验工况下的钻头钻进过程进行了数值模拟；(4)在完成相关数据处理的基础上,对比分析了数值模拟与台架测试得到的井底模式、钻压与钻头轴向力、牙齿载荷曲线形态以及载荷分布规律,验证了有限元法在钻头钻进过程模拟中的可靠性。分析结果表明：1)与球形单牙轮钻头主要以长距离刮削方式破岩不同的是,异形单牙轮钻头是依靠牙齿的冲击压入与剪切刮削两种方式联合作用破碎岩石,说明牙轮形状会直接影响钻头的破岩方式；2)牙齿载荷的分布规律主要与钻头结构相关,而与岩石性质无关；3)牙齿载荷分布不均匀。牙轮大端牙齿比小端牙齿的载荷大,同时锥面过渡处附近牙齿的载荷也较大,需要对牙轮形状和布齿方式进行适当优化。(5)完成了其中一只钻头的现场试验,并对其进行了磨损失效分析。同时,以现场试验为背景,对该钻头进行有限元数值模拟,结果表明有限元分析结论与现场钻头的磨损分布规律一致,再次验证了有限元数值模拟的可靠性。本文的研究成果有助于逐步完善异形单牙轮钻头破岩基础理论,对钻头结构和布齿设计具有一定的指导意义；同时,文中采用的数值模拟方法同样适用于叁牙轮钻头、PDC钻头、复合钻头等所有类型的钻头,将该方法推广到钻头产品的设计中可以有效缩短研发周期、降低成本。(本文来源于《西南石油大学》期刊2015-06-01）
邓嵘,敖建章,杨松,安美[8]（2014）在《异形单牙轮钻头破岩仿真及齿形选择》一文中研究指出为了给异形单牙轮钻头每个齿圈选择出破岩效率较高的齿形,进而达到提高整个钻头破岩效率的目的,对异形单牙轮钻头破岩机理进行了研究,建立了异形单牙轮钻头与岩石相互作用的仿真模型,通过有限元分析软件LS-DYNA对钻头的破岩过程进行了仿真,而且通过物理试验对仿真结果进行了验证,并将试验结果与仿真结果进行了对比。建模时牙齿和岩石单元划分均采用叁维8节点实体单元3DSOLID164,对岩石的周围和底边采用无放射边界条件并进行全方位约束。分析结果表明,用LS-DYNA仿真软件可以对单牙轮钻头的破岩过程进行较真实的计算机仿真,且能得出理想的结果;异形单牙轮钻头小端齿刮切量较大,大端齿冲击量较大,在为这些齿圈选择和设计牙齿时应综合考虑。(本文来源于《石油机械》期刊2014年12期）
邓嵘,唐东,安美,杨松[9]（2014）在《单牙轮钻头钻进过程的计算机仿真》一文中研究指出通过建立数学模型的方法对单牙轮钻头与岩石的互作用运动进行仿真,仿真结果不能完全准确地反映单牙轮钻头钻进的实际情况和破岩细节。鉴于此,笔者采用线性Drucker-Prager模型模拟岩石材料,并考虑岩石损伤以及钻头与岩石之间的随机接触,通过ABAQUS有限元分析软件建立了单牙轮钻头钻进过程的非线性动力学模型,对单牙轮钻头在破岩过程中的运动规律及力学性能进行了探讨,分析了不同岩石材料和不同钻压情况对单牙轮钻头钻进性能的影响,得到了钻头传动比及牙轮转速。仿真结果可为单牙轮钻头的设计提供依据。(本文来源于《石油机械》期刊2014年08期）
敖建章[10]（2014）在《异形单牙轮钻头齿形设计及破岩效率分析》一文中研究指出在石油钻井工程中,异形单牙轮钻头作为一种新型的牙轮钻头有着广阔的应用前景。该钻头在工作过程中无论是运动还是受力都有别于常用的叁牙轮钻头、PDC钻头及球形单牙轮钻头,因而其破岩效率的评价及提高还缺乏深入研究。牙齿作为破岩的执行部件,其效率的高低将直接影响钻头的破岩效率,而齿冠形状是影响牙齿破岩效率的主要因素之一,并且不同齿圈组合不同齿形可最大程度发挥钻头的破岩效果,因而这就需要为不同齿圈优选牙齿。针对上述问题,本文结合异形单牙轮钻头的运动特点,在使用现有齿形单齿圈复合运动的破岩实验基础上,借助有限元仿真技术分析比较了各齿圈在不同齿形的情况下异形单牙轮钻头的破岩效率。优选了每个齿圈中破岩效果最好的牙齿,同时设计出了效率更高的新齿形。在研究过程中,研究内容大体如下：1)分析了岩石的力学特性,通过比较不同岩石模型的适用情况,确定采用JOHNSON-HOLMQUIST-CONC-RETE模型为本文的岩石模型,同时也讨论了钻头在破岩过程中的运动和受力情况；2)基于有限元分析软件LS-DYNA的功能特点,确定以此来作为本文研究的仿真软件,并建立了符合异形单牙轮钻头与岩石相互作用的有限元模型,这其中通过“试凑试验法”确定了岩石模型中的难测参数；在引入接触边界条件和失效准则的情况下,利用LS-DYNA软件对不同齿圈、现有的叁种牙齿的破岩过程进行了有限元仿真；完成了异形单牙轮钻头单齿圈复合运动破岩实验,对仿真结果进行了很好的验证；3)在分析过程中,确定考虑破岩体积、齿坑深度、破岩面积及最大应力等指标,运用模糊综合评判方法对叁种齿形的破岩效率进行了评价,并为每个齿圈选择出了现有叁种齿形中破岩效率较高的齿形；4)依据牙齿在破岩时的运动轨迹及应力分布特点设计出了异于现有齿形的3种新齿形,并对这3种新齿形的破岩效率进行了综合评价。(本文来源于《西南石油大学》期刊2014-06-01）
单牙轮钻头论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
单牙轮钻头在小井眼钻井中有广阔的应用前景。实践证明单牙轮钻头已在小井眼中取得了较好的经济效益,是一个值得深入开发和研究的钻头品种。单牙轮钻头在软地层中具有较高的机械钻速和寿命,但在硬地层和研磨性强地层中由于牙齿先期磨损快,牙齿难以吃入岩石,钻头机械钻速和寿命均较低。现有单牙轮钻头品种较单一,难以拓宽钻头的适用范围和钻井需求。因此,为扩大单牙轮钻头在深井硬地层和研磨性强地层中的应用范围,应针对不同性质的岩石设计符合其破岩特点的单牙轮钻头,以获得较高的机械钻速和寿命。本论文从球形单牙轮钻头牙齿的运动和受力状况及受力和破岩效率等几个方面出发进行了计算机模拟分析和单牙轮牙齿测力实验及单齿刮削破岩实验,开展了单牙轮钻头的新齿型研究。对单牙轮钻头的适用齿形从理论分析、计算机仿真、有限元分析、及实验研究等方面着手,进行了较为系统的研究。研究结构表明新齿型具有较高的破岩效率,并能提高单牙轮钻头的使用寿命。本论文是一项探索性和开创性的技术基础研究,可能会使我国单牙轮钻头的技术水平和使用范围都获得提高和扩大。论文研究具有一定的现实意义。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
单牙轮钻头论文参考文献
[1].邓嵘,侯凯,李孟华,李向东.混合式单牙轮钻头破岩性能研究[J].工程设计学报.2018
[2].贾相健.单牙轮钻头齿形研究[D].东北石油大学.2018
[3].李坤燃.新型单牙轮钻头研究及应用[J].现代制造技术与装备.2018
[4].曾英,董本丽,涂能安.单牙轮钻头轮体严重冲蚀的解决方法[J].一重技术.2017
[5].李孟华.混合式单牙轮钻头破岩数值模拟及实验研究[D].西南石油大学.2017
[6].唐东.基于有限元方法的单牙轮钻头性能评价研究[D].西南石油大学.2015
[7].安美.异形单牙轮钻头牙齿载荷数值模拟与实验验证[D].西南石油大学.2015
[8].邓嵘,敖建章,杨松,安美.异形单牙轮钻头破岩仿真及齿形选择[J].石油机械.2014
[9].邓嵘,唐东,安美,杨松.单牙轮钻头钻进过程的计算机仿真[J].石油机械.2014
[10].敖建章.异形单牙轮钻头齿形设计及破岩效率分析[D].西南石油大学.2014
论文知识图
