組合式鉆井裝置的方案設(shè)計與參數(shù)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(zhuǎn)盤帶動鉆桿的旋轉(zhuǎn)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(jìn)行參數(shù)優(yōu)化。主要研究內(nèi)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(jié)構(gòu)形式與工作特性，結(jié)合井下鉆進(jìn)的特點，最終確定出合理的

2、結(jié)構(gòu)方案：爬行器選擇由鉆井液驅(qū)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(shè)計了防失速短節(jié)。
　　針對所確定的組合鉆井裝置的結(jié)構(gòu)方案，進(jìn)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(jìn)行了運(yùn)動仿真，驗證了結(jié)構(gòu)方案的合理性與可行性。
　　通過參考鉆具標(biāo)準(zhǔn)連接螺紋，設(shè)計出連接件的結(jié)構(gòu)。分別使用數(shù)值方法、ANS

3、YS有限元分析軟件對連接螺紋進(jìn)行了螺紋牙受載分析與結(jié)構(gòu)靜力學(xué)分析。通過對連接螺紋結(jié)構(gòu)中應(yīng)力分散槽的圓角半徑進(jìn)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(yīng)力集中現(xiàn)象得到了很好的改善。
　　對組合鉆井裝置鉆進(jìn)水力參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。在傳統(tǒng)的水力參數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)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(jìn)水力參數(shù)優(yōu)化方法。通過對具體鉆井實例進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，驗證了鉆進(jìn)水力參數(shù)優(yōu)化方法的正確性。
　　本文為爬行器應(yīng)用