混合钻头破岩机理研究及计算机仿真

目录

声明

第一章 绪论

1.1 研究目的与意义

1.2 本文主要研究内容

1.3 研究路线

1.4 混合钻头国内外研究现状

1.4.1 混合钻头现场试验情况

1.4.2 破岩仿真研究

1.4.3 破碎岩石机理研究现状

1.5 本章小结

第二章 混合钻头结构及破岩机理

2.1 PDC钻头结构及失效形式

2.1.1 PDC钻头结构

2.1.2 PDC钻头失效形式

2.2 牙轮钻头结构及失效形式

2.2.1 牙轮钻头结构

2.2.2 牙轮钻头失效形式

2.3 混合钻头结构

2.4 混合钻头工作原理

2.4.1 PDC钻头破岩机理

2.4.2 牙轮钻头破岩机理

2.4.3 混合钻头破岩机理

2.5 本章小结

第三章 混合钻头破岩特性理论研究

3.1 岩石损伤理论分析

3.2 岩石力学行为

3.2.1 岩石弹塑性问题

3.2.2 岩石本构模型

3.2.3 非线性接触模型

3.3 混合钻头破岩过程热理论分析

3.3.1 破岩过程热产生和传导

3.3.2 钻头温度理论分析

3.4 混合钻头切削齿受力分析

3.4.1 PDC切削齿接触力分析

3.4.2 牙轮牙齿接触力分析

3.5 混合钻头破岩受力分析

3.5.1 混合钻头PDC结构破岩受力分析

3.5.2 混合钻头牙轮结构破岩受力分析

3.5.3 PDC结构与牙轮结构共同作用破岩受力分析

3.6 本章小结

第四章 混合钻头破岩有限元模型建立

4.1 软件简介

4.2 混合钻头有限元模型建立

4.2.1 仿真假设

4.2.2 仿真模型建立

4.2.3 约束及边界条件

4.2.4 材料属性

4.2.5 网格划分

4.3 有限元模型验证

4.3.1 仿真模型验证

4.3.2 仿真结果与实验结果对比

4.4 本章小结

第五章 混合钻头破岩特性有限元分析

5.1 破岩量分析

5.2 应力分析

5.3 能耗分析

5.4 钻头导向能力分析

5.5 扭矩分析

5.6 软硬交替地层混合钻头与PDC钻头破岩对比

5.7 温度分析

5.7.1 混合钻头切削齿温度分析

5.7.2 混合钻头与PDC、牙轮钻头温度对比

5.7.3 不同钻压下温度分析

5.7.4 软硬地层温度分析

5.8 纵向相对高度对破岩影响

5.8.1 纵向相对高度对钻压分配的影响

5.8.2 纵向相对高度对温度影响

5.8.3 纵向相对高度对钻速影响

5.8.4 纵向相对高度对破岩井底的影响

5.9 本章小结

第六章 混合钻头破碎页岩研究

6.1 页岩发展与基本特征

6.2 页岩本构模型

6.3 页岩破碎分析

6.3.1 页岩破岩模型建立

6.3.2 层理角度和厚度对钻速的影响

6.4 小结

第七章 总结

7.1 主要研究成果

7.2 主要创新点

7.3 思考与展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加科研情况及获得的学术成果