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    低温电铸孕镶脉冲钻头及其水力性能数值模拟

    李大佛 ,  龙新平 ,  李天明 ,  陈洪俊 ,  雷艳 ,  刘红旗 ,  许少宁 ,  杨雪龙

    李大佛, 龙新平, 李天明, 陈洪俊, 雷艳, 刘红旗, 许少宁, 杨雪龙, 2012. 低温电铸孕镶脉冲钻头及其水力性能数值模拟. 地球科学, 37(3): 598-604. doi: 10.3799/dqkx.2012.068
    引用本文: 李大佛, 龙新平, 李天明, 陈洪俊, 雷艳, 刘红旗, 许少宁, 杨雪龙, 2012. 低温电铸孕镶脉冲钻头及其水力性能数值模拟. 地球科学, 37(3): 598-604. doi: 10.3799/dqkx.2012.068
    LI Da-fo, LONG Xin-ping, LI Tian-ming, CHEN Hong-jun, LEI Yan, LIU Hong-qi, XU Shao-ning, YANG Xue-long, 2012. Pulsing Impregnated Bits with Low-Temperature Electroplating and Numerical Simulation for Bit Hydraulic Performance. Earth Science, 37(3): 598-604. doi: 10.3799/dqkx.2012.068
    Citation: LI Da-fo, LONG Xin-ping, LI Tian-ming, CHEN Hong-jun, LEI Yan, LIU Hong-qi, XU Shao-ning, YANG Xue-long, 2012. Pulsing Impregnated Bits with Low-Temperature Electroplating and Numerical Simulation for Bit Hydraulic Performance. Earth Science, 37(3): 598-604. doi: 10.3799/dqkx.2012.068

    低温电铸孕镶脉冲钻头及其水力性能数值模拟

    doi: 10.3799/dqkx.2012.068
    基金项目: 

    中国石油化工集团2010年科研项目 SG10028

    详细信息
      作者简介:

      李大佛(1937-), 男, 教授, 长期从事机械钻探与电镀技术的教学、科技及产品开发工作.E-mail: ztgs@cug.edu.cn

    • 中图分类号: TE19

    Pulsing Impregnated Bits with Low-Temperature Electroplating and Numerical Simulation for Bit Hydraulic Performance

    • 摘要: 对于特别坚硬、研磨性强、互层频繁、含有石英和砾石夹层的地层, PDC钻头无法钻进, 机械钻速较低, 且破坏形式磨损快, 复合片容易破裂, 因此寿命很低.而牙轮钻头钻进也因为该类地层坚硬等缘故, 钻进效率很低, 并容易造成孔内掉牙轮等事故出现.针对这种问题, 研制了一种低温电铸孕镶脉冲石油钻头, 对钻头的流场进行了数值模拟.该钻头在现场的应用表明, 它具有寿命长、机械钻速高的特点.

       

    • 图  1  金刚石出露放大照片(a.6.3X;b.400X)

      Fig.  1.  Microscopic pictures of diamond exposure

      图  2  钻头出井照片

      Fig.  2.  The picture of the bit after drilling

      图  3  低温电铸孕镶脉冲石油钻头三维图

      Fig.  3.  The three dimensional drawing of the drill bit

      图  4  计算区域示意

      Fig.  4.  The schematic drawing of computing area

      图  5  低温电铸孕镶脉冲石油钻头网格示意

      Fig.  5.  The network schematic drawing of the drill bit

      图  6  喷嘴出口截面压力分布

      Fig.  6.  The pressure distribution on the exit of the jet

      图  7  计算区域相对流速的流线分布

      Fig.  7.  The flow line distribution of the relative flow velocity on the computing area

      图  8  流场不同截面速度分布

      a.喷嘴出口截面;b.切削齿中部截面;c.钻头顶部截面

      Fig.  8.  The distribution of the relative flow velocity on the different section of the flowing field

      图  9  钻头表面相对速度矢量图

      Fig.  9.  The relative velocity vector graph on the crown of the bit

      图  10  普通喷嘴(a)和脉冲喷嘴(b)示意

      Fig.  10.  The schematic drawing of the common jet (a) and the pulse jet (b)

      图  11  低温电铸孕镶脉冲石油钻头出井前后的照片对比

      Fig.  11.  The pictures of the drill bit before and after drilling

      表  1  低温电铸孕镶脉冲石油钻头和牙轮钻头使用效果对比

      Table  1.   Comparison of drilling effect between the tri-cone bit and the impregnated diamond bit with the pulse jets by low temperature electroplating

      层位 钻头型号 井段(m) 泥浆密度(g/cm3) 进尺(m) 纯钻时间(h) 机械钻速(m/h)
      自流井组 武汉地大(WHX061) 3 908.30~3 938.01 1.66 29.71 31.75 0.94
      自流井组 HJT537GK 3 938.01~3 944.17 1.66 6.16 10.14 0.60
      自流井组 SJT637GHL 3 944.17~3 953.32 1.66 9.15 15.66 0.58
      自流井组 SJT637GHL 3 953.32~3 961.79 1.66 8.47 12.6 0.67
      自流井组 HJT637GL 3 961.79~3 873.40 1.66 11.61 19.2 0.60
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    出版历程
    • 收稿日期:  2011-12-03
    • 网络出版日期:  2021-11-09
    • 刊出日期:  2012-05-01

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