PDC钻头的技术进展要点分析.doc

2012届优秀见习论文答辩竞赛 工作单位：钻井工程技术公司定向井公司定向二队 指导老师： 完成日期：2013月 ，男，汉族，岁，，山东XX人，201年7月毕业于专业。现在工作。 XXXXXX，X公司副经理，高级工程师 XXXXXX，钻井工程技术公司X公司X215.9的PDC钻头。 关键词：PDC钻头；技术现状；设计；数值模拟 目 录 第1章 前言 1 1.1 PDC钻头的国内外发展概述 1 1.2 PDC钻头技术概述 1 1.2.1 PDC钻头的结构 2 1.2.2 PDC钻头破岩机理 7 第2章 国内外PDC钻头技术现状 9 2.1 计算机技术在PDC钻头设计中的应用 9 2.2 PDC钻头材料发展现状 10 2.3 PDC钻头的制造工艺发展 12 2.3.1 钻头机械加工技术的发展 12 2.3.2 模具工艺的发展 12 2.3.3 提高钻头胎体性能的研究 12 2.3.4 固齿技术的研究 13 2.4 特殊用途的PDC钻头发展 15 第3章 PDC钻头设计技术 19 3.1 PDC钻头的冠部设计 19 3.1.1 PDC钻头冠部曲线参数及组合 19 3.1.2 PDC钻头设计的不同原则 24 3.2 PDC钻头的布齿设计 26 3.2.1 基于PRO/E的PDC钻头三维参数化布齿设计 27 3.2.2 基于CAD软件的PDC钻头布齿设计 29 3.3 PDC钻头的水力结构优化设计 34 3.3.1 CFD软件在PDC钻头水力优化设计中的应用 35 3.3.2 喷嘴孔径对PDC钻头井底流场影响的研究 37 3.4 PDC钻头优化设计与CAD系统软件开发 39 第4章 PDC钻头设计实例 41 4.1 冠部形状设计 41 4.2 布齿设计 43 4.3 水力结构设计 45 第5章 结论 48 5.1 PDC钻头的使用问题及解决方案 48 5.2 本文得到的结论 49 5.3 今后工作的建议 49 参考文献 51 致 谢 54 附 录 55 第1章 前言 1.1 PDC钻头的国内外发展概述 钻井在油田开发中的作用是非常重要的,据估,钻井投资占35%40%。在,如何以最少的投入、最低的风险和最快的速度钻成一口井,是钻井界人士一直着力研,其工作性能直接20世纪80年代,人们研制出一种以人造聚(Polycrystalline Diamond Compact Bit简称PDC钻),该钻头能显著提高钻井效率而且使用寿命,已得到广泛的应用。PDC钻头、井下马达、80年, PDC钻头的问世是80年代石,曾为石油钻井工程带来了 PDC钻头的优越性非常明显，钻井效益显著提高。但是，相对具有100多年历史的牙轮钻头而言，仍有很大的发展潜力。PDC钻头在使用过程中暴露了很多的缺陷，但在国内外专家的共同努力下，多种新型的PDC钻头不断出现，性能在不断的改进。在未来很长一段时间内，PDC钻头在石油工程建设中仍将占有非常重要的地位。 我国自80年代初开始引进PDC钻头,90年代PDC钻头,取得良好效果。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。PDC钻头形状经历过,目前的钻头形态的形成是经过固体力学,但应该还不是最终形状。PDC钻头表现出的问题逐渐增加,PDC钻头的使用将是钻井行业的PDC钻头是用人造聚晶金刚石嵌于钻(40左右)下取得高进尺(为牙4～6倍)和高钻速(高于牙轮钻头2倍)。它比牙轮钻头具有更高的安全性，可以极PDC钻头(PDC)是继人造金刚石单,它们随,所以强度和耐磨性极高。碳化钨基片加,使它耐冲击,钻进时金刚石复合,这种自锐作350℃以上加速磨损，抗冲击能力较差。 由于PDC的优异性能,自20世纪70年代80年代初以来,国外在油井钻探、煤田钻探和,从而大大提高了机械钻速和钻头寿命,降低,取得了明显的经20世纪80年代末开始生产,现已在油田钻进中广泛使用。 胎体PDC钻头（a） 钢体PDC钻头(b) 图1-1 胎体及钢体PDC钻头 钢体PDC钻头（a） 胎体PDC钻头(b) 图1-2 钢体及胎体PDC钻头 图1-1和图1-2重复，用一个就可以 （2）钻头冠部（工作面）的几何形状 钻头工作面形状一般包括内锥、顶部、侧面、肩部及保径五个因素。内锥对钻头起导向和稳定作用，如果需要较高钻速、较好的钻井液流动控制能力，则内锥应为浅内锥，锥角较大（110°～160°）；如果要求突出钻头稳定性，提高井斜控制能力，则应为深内锥，锥角较小（60°～100°）。则各工作剖面形状的特点为（如图1-3～1-6所示）： 图1-3 双锥形 特点：①内外锥有利于钻头稳定； ②外锥较长，可多布齿，使磨损均匀； ③钻硬夹