旋转导向钻井PDC钻头破岩数值模拟研究

作者：赫文豪; 魏秀艳; 秦雷; 史怀忠^*; 刘才庚; 赵旭

来源：石油机械, 2021, 49(05): 54-60.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2021.05.008

• 旋转导向
• PDC钻头
• 破岩
• 造斜
• 数值模拟

常规PDC钻头配合旋转导向工具使用时,易出现造斜率不足和稳定性差等问题,严重影响旋转导向钻井系统正常工作。为了揭示旋转导向工具配套PDC钻头关键结构参数对造斜率的影响规律,基于Ls-dyna数值模拟软件,建立了?215.9 mm PDC钻头配合推靠式旋转导向工具全尺寸破岩模型,明确了钻进过程中造斜率与钻头侧向受力的对应关系,进一步分析了不同保径长度、内锥角大小及冠顶旋转半径对钻头造斜能力的影响规律。研究结果表明:在同一造斜率条件下,保径长度增加,钻头侧向受力增大,单位面积受力振幅减小,钻头造斜能力减弱但稳定性变好;内锥角增加,钻头侧向受力减小,单位面积受力振幅增加,钻头造斜能力增强但稳定性变差;冠顶旋转半径增加,钻头侧向受力减小,单位面积受力振幅增加,钻头造斜能力增强但稳定性变差。研究成果可为旋转导向工具配套PDC钻头结构设计提供理论依据。

• 单位
  中国石油大学（北京）; 中国石油集团长城钻探工程有限公司; 油气资源与探测国家重点实验室