近年來的鉆井工程實踐表明,在高溫鉆井(特別是高溫地熱鉆井)條件下,原本制造質量優(yōu)良的牙輪鉆頭常常會發(fā)生普遍的嚴重掉齒現象,鉆頭壽命縮短,保徑能力降低,從而嚴重影響整體鉆井效率。這說明:井底溫度是一個對鑲齒牙輪鉆頭的固齒強度具有顯著影響的因素,應該深入研究其作用機理,并研究行之有效的固齒技術改進方法。本文提出了一種具有倒錐結構的新型牙齒及固齒原理,理論上可以有效防止掉齒現象的發(fā)生。常規(guī)的牙輪鉆頭使用的都是圓柱形硬質合金齒,以過盈配合方式鑲嵌于圓柱形齒孔中。這種鑲齒方法以齒孔產生的過盈變形所產生的應力將牙齒抱緊,產生固齒力。新型倒錐齒的固齒面為上小下大的圓錐面,與其配套的齒孔固齒面同樣為齒孔孔口直徑小于齒根直徑的倒錐面。二者使用熱鑲或冷鑲的方法進行過盈配合裝配。當固齒力相同時,倒錐齒結構的過盈量小于常規(guī)圓柱齒結構,孔口應力較低,承載能力更強,同時,當處于高溫狀態(tài)下,得益于二者的倒錐形結構,牙齒齒根最大橫截面尺寸大于齒孔橫截面尺寸,這樣在受熱膨脹的情況下也可以產生很好的固齒效果,從而有效減少鉆頭掉齒現象,提高鉆進效率。本文主要研究工作包括:(1)對高溫環(huán)境下牙輪鉆頭掉齒原因進行調研和分析,研...

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【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 工程背景
    1.2 牙輪鉆頭在地熱鉆井應用中的問題
    1.3 國內外研究現狀
    1.4 牙輪鉆頭固齒技術研究現狀
    1.5 主要研究內容
第二章 高溫地熱井牙輪鉆頭掉齒原因分析
    2.1 溫度對固齒強度的影響
    2.2 鉆井方法對固齒強度的影響
    2.3 回火效應對固齒強度的影響
    2.4 其他鉆具對牙齒的影響
    2.5 本章小結
第三章 牙輪鉆頭固齒理論分析
    3.1 齒孔應力應變理論分析
    3.2 常溫下牙輪鉆頭固齒力計算
    3.3 孔口處壓力計算分析
    3.4 溫度對材料彈性模量影響分析
    3.5 孔底空氣對固齒力影響分析
    3.6 常用固齒方法評價
    3.7 本章小結
第四章 倒錐齒有限元分析
    4.1 倒錐齒定義及固齒機理
    4.2 倒錐鑲齒參數確定方法
        4.2.1 過盈量確定方法
        4.2.2 錐度確定方法
    4.3 計算方法
        4.3.1 Abaqus簡介
        4.3.2 有限元計算模型
        4.3.3 幾何參數
        4.3.4 網格劃分
        4.3.5 邊界條件設置
    4.4 計算結果分析
        4.4.1 牙齒壓入仿真
        4.4.2 牙齒壓出仿真
        4.4.3 施加側向力載荷仿真
    4.5 不同錐度下倒錐結構簡要分析
        4.5.1 錐度為齒大孔小
        4.5.2 錐度為齒小孔大
    4.6 本章小結
第五章 倒錐齒鑲固強度測試實驗
    5.1 鑲固強度實驗方法及內容
        5.1.1 實驗目的
        5.1.2 實驗內容
        5.1.3 實驗方法
    5.2 實驗準備與過程
        5.2.1 實驗裝置設計加工
        5.2.2 實驗規(guī)劃
        5.2.3 實驗過程
    5.3 實驗結果分析
    5.4 本章小結
第六章 倒錐齒孔加工方法探討
    6.1 膨脹錐法
    6.2 鑲套法
    6.3 本章小結
第七章 結論
    7.1 主要研究成果
    7.2 主要創(chuàng)新點
    7.3 展望
致謝
參考文獻
攻讀碩士學位期間發(fā)表的科研成果



本文編號：3740928