組合式鉆井裝置的方案設計與參數優(yōu)化.pdf

1、隨著勘探開發(fā)需求的持續(xù)增加，鉆井工作量大幅度上升。目前鉆井方式主要為轉盤帶動鉆桿的旋轉鉆井方法，這種方法具有較大不足。一方面，鉆桿振動會大大減少井下鉆具的壽命；另一方面，鉆桿跨度太長造成能量損耗太大，作業(yè)效率較低。本文提出使用組合鉆井裝置鉆井的方案，并對其進行參數優(yōu)化。主要研究內容如下：
　　組合鉆井裝置由爬行器、井下動力鉆具、防失速工具和鉆頭四大部分組成。通過研究各個部分的結構形式與工作特性，結合井下鉆進的特點，最終確定出合理的

2、結構方案：爬行器選擇由鉆井液驅動的WWT型爬行器；井下動力鉆具選擇適合低鉆壓、大扭矩的螺桿鉆具；鉆頭使用PDC鉆頭；并且設計了防失速短節(jié)。
　　針對所確定的組合鉆井裝置的結構方案，進行了四大組成部分三維模型的建立。包括各個部分的零件模型、裝配體模型的建立以及組合鉆井裝置的總裝配體模型的建立。對防失速工具進行了運動仿真，驗證了結構方案的合理性與可行性。
　　通過參考鉆具標準連接螺紋，設計出連接件的結構。分別使用數值方法、ANS

3、YS有限元分析軟件對連接螺紋進行了螺紋牙受載分析與結構靜力學分析。通過對連接螺紋結構中應力分散槽的圓角半徑進行優(yōu)化，得到了最優(yōu)圓角半徑，優(yōu)化后連接螺紋處的應力集中現象得到了很好的改善。
　　對組合鉆井裝置鉆進水力參數進行優(yōu)化。在傳統的水力參數優(yōu)化的基礎上，考慮了螺桿鉆具的壓降和循環(huán)壓耗，確定了適合組合鉆井裝置鉆井的鉆進水力參數優(yōu)化方法。通過對具體鉆井實例進行優(yōu)化設計，驗證了鉆進水力參數優(yōu)化方法的正確性。
　　本文為爬行器應用