動態(tài)鏈接庫的三牙輪鉆頭仿真軟件開發(fā)

三牙輪鉆頭輪體速比對進行仿真研究,指導鉆頭結構設計、鉆頭選型等都起著關鍵性的作用。從理論上分析了三牙輪鉆頭的幾何結構與牙齒受力的關系,確定牙輪存在一個主動齒圈,并結合最小功原理建立了求解輪體速比的模型,結合鉆壓以及巖石性質對輪體速比的影響,對該模型進行了修正。將鉆頭鉆進砂巖時的臺架試驗牙輪/鉆頭速比實驗值和利用模型計算所得牙輪/鉆頭速比計算值進行了對比,結果表明,該仿真模型能夠有效地預測三牙輪鉆頭的輪體速比。

三牙輪鉆頭樣本(俄羅斯)

通過對牙輪零件圖的分析,構建了三牙輪鉆頭特征識別系統(tǒng)體系結構,研究了系統(tǒng)各功能模塊,特別是2d特征識別的兩個關鍵技術:形狀特征識別和圖形標注識別。該系統(tǒng)的研究與開發(fā)為回轉類零件2d工程圖的特征識別,以及開發(fā)其他應用領域的特征識別系統(tǒng)提供了實用化范例。

三牙輪鉆頭工藝流程 1、牙掌主要加工工藝流程： ①模鍛—②銑平上端面—③鉆定位孔（在上端面鉆兩個工藝孔）—④銑120°面—⑤鉆結 合銷孔—⑥車小軸—⑦車止推面堆焊槽、鉆車小軸上端面堆焊孔—⑧銑軸頸儲油面—⑨銑止 推面油槽—⑩鉆軸頸油孔—?鉆擴泥漿孔—?鉆注油孔—?鉆肩部儲油孔—?鉆掌背齒孔 —?銑定位槽（用于加工螺紋）—?鉆滾珠塞銷孔—?堆焊掌背碳化鎢—?堆焊小軸上端面、 止推面及上部外圓面—?熱處理—?噴砂—○21壓齒—○22磨小軸上端面—○23磨小軸止推面— ○24焊油管。 牙掌加工工藝流程中重要工序工藝要點如下： （1）牙掌加工工件為鍛件，鍛件質量和材料很重要，牙掌材料選用8620。為方便以后 焊接，在鍛造時需在鍛件上預留坡口； （2）結合銷孔是連接三片牙掌的定位孔，同時也是加工中用來定位端面和牙輪小軸位 置的重要基準，在加工時要保證

以autocad2006為圖形支撐平臺,采用可視化界面思想和activexautomation技術,利用內嵌于autocad的vba語言進行編程,并結合圖形數(shù)據(jù)庫技術,開發(fā)了三牙輪鉆頭cad參數(shù)化繪圖系統(tǒng),實現(xiàn)了三牙輪鉆頭圖形的參數(shù)化繪制,可有效提高三牙輪鉆頭的繪圖質量和設計效率。

三牙輪鉆頭使用技術及鉆井工藝 時間:2009-12-1110:40作者:發(fā)達鉆井設備點擊:125次 目前油用鉆頭市場已不再混亂而變得規(guī)范有序，市場競爭向產品差異性和品牌、 售后服務的競爭方向發(fā)展。市場竟爭力兩大基石之一，鉆頭技術服務的作用將會 越來越顯著。 一、三牙輪鉆頭使用資料收集內容 1、地層巖性 地層的巖性和軟硬不同，巖石破碎機理不同，造成鉆頭失效的形式也各異。我國 各油田鉆井中常見的地層巖性，其巖石物理機械性質均有測定。根據(jù)現(xiàn)場收集的 地層巖性及每米巖性鉆時記錄，進行地層巖石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可 鉆性分析，對照鉆頭的失效形式，確認鉆頭選型及使用是否合理。 2、井段位置 在地殼中處于不同位置的巖石，其巖石的機械性質變化很大。埋藏較深的巖石， 處于多向壓縮應力狀態(tài)，使巖石孔隙減小，強度增加。上部井段一般巖石膠結疏 松、質軟，鉆頭轉速高、鉆壓低

1.概述三牙輪石油鉆頭由三牙輪和三牙爪等零件組成,裝配后在牙輪與牙爪構成的球狀環(huán)槽(道)中注入一定數(shù)量鋼球,形成球形軸承環(huán)道。裝配時必須保證牙輪、牙爪兩零件環(huán)槽(道)中心的一致(重合)性。因此,如何控制如圖1所示的牙輪、牙爪環(huán)槽(道)中心至基面尺寸(尺寸a隨產品型號而異)的精度要求,一度成為牙輪、牙爪加工中的測量難題。如果增大牙輪、牙爪環(huán)槽(道)中心至基面尺寸的公差,雖然可以緩解牙輪、

在excel中利用newton迭代法實現(xiàn)三牙輪鉆頭直徑的計算。給出了具體的實現(xiàn)方法,按移軸和不移軸2種鉆頭設計形式進行了驗證,證明是一種方便、快捷的牙輪鉆頭直徑計算新方法。

進行鉆頭鉆進過程的仿真對于優(yōu)化鉆頭設計、提高破巖效率以及鉆頭選型都有著重要的應用價值。以現(xiàn)場實鉆數(shù)據(jù)為基礎,采用"黑箱法"為鉆頭鉆進巖石互作用仿真模型的基本建模方法,對決定鉆頭鉆進性能的齒坑模型和牙齒吃入巖石的力-吃深模型進行了仿真建模。并采用誤差梯度下降算法來估計不同鉆頭結構和巖石性質所對應的模型參數(shù),進而實現(xiàn)對鉆頭鉆進過程的仿真。采用實鉆數(shù)據(jù)反演的建模思路有利于利用大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)實現(xiàn)對模型的完善,更好地反映現(xiàn)場的各種鉆井工況,使鉆頭破巖仿真技術在實用性和經濟性上前進一大步。

研究和探討了2d工程圖特征識別關鍵技術之一——圖形標注的識別機制和技術,并根據(jù)各類牙輪零件圖特點分別采用了相應最優(yōu)的方法進行圖形標注的識別,提高了識別效率、準確性和可靠性。在此基礎上開發(fā)了"三牙輪鉆頭特征識別系統(tǒng)",為回轉類零件2d工程圖的特征識別以及開發(fā)其他應用領域的特征識別系統(tǒng)提供了實用化范例。

三牙輪鉆頭牙輪里孔是牙輪加工的最后一道工序,加工質量對其使用效果影響非常大,因此,牙輪里孔的加工要求較高。文中介紹了以車代磨的工藝改進,縮短了加工時間,提高了加工質量。

研究了2d工程圖形狀特征的識別機制和技術。針對牙輪圖形特點,改進和完善了基于規(guī)則的符號模板匹配法,并成功地運用于識別牙輪外錐形狀特征;將基于模型引導的識別方法與自頂向下的識別方法相結合,實現(xiàn)了牙齒和齒孔等牙輪典型特征快速、有效的識別。在此基礎上開發(fā)了"三牙輪鉆頭特征識別系統(tǒng)",通過本系統(tǒng)可達到:人機交互特征識別能覆蓋90%以上的牙輪鉆頭特征;自動特征識別覆蓋率達70%以上。為回轉類零件2d工程圖的特征識別以及開發(fā)其他應用領域的特征識別系統(tǒng)提供了實用化范例。

37/8（98mm)71/2(190mm)105/8(269mm)16(406mm)800mm45/8(118mm)7 7/8(200mm)115/8(295mm)171/2(445mm)900mm57/8(149mm)81/2（216mm)12 1/4(311mm)26(660mm)1200mm6(152mm)91/2(241mm)135/8(346mm)500mm6 1/2(165mm)97/8(250mm)151/2(393mm)；600mm 使用注意事項編輯 a 、接、卸鉆頭時不要碰壞牙輪鉆頭齒輪。 b 、要保持泥漿干凈， 防止堵鉆頭水眼 , 而影響鉆頭的使用。 c 、下鉆控制速度，防止突然遇阻，使牙輪鉆頭發(fā)揮更好的效果。 d 、保持兩臺泵上水完好。 e 、保持井底干凈無落物，起下鉆、鉆進均裝

運用計算機仿真技術來描述三牙輪鉆頭在復合鉆井條件下的運動規(guī)律和工作狀況,從而減少與復合鉆井相關的三牙輪鉆頭的研發(fā)設計工作量,節(jié)約成本。在復合鉆井條件下三牙輪鉆頭運動學分析基礎上建立其數(shù)學模型及仿真模型,并采用fortran語言設計和編寫仿真程序。選取不同的復合鉆井的鉆進參數(shù)來進行仿真實驗,并對數(shù)據(jù)進行了分析。結果表明,該仿真程序能較好地模仿鉆頭的運動情況,也為進一步深入研究復合鉆井條件下三牙輪鉆頭的工作狀況奠定了基礎。

根據(jù)鉆頭幾何學和運動學建立起了隨鉆運動的三牙輪鉆頭的計算機運動學仿真模型,該仿真模型既表示出了鉆頭上各牙齒的形狀、大小和在鉆頭上的分布情況,又可真實反映鉆頭鉆進過程中各牙齒的瞬時位置和相互關系。該研究不但為鉆頭與巖石互作用仿真建模做好了準備,也是分析研究牙輪鉆頭工作行為的基礎。最后根據(jù)所建立的運動學仿真模型建立起了牙輪上發(fā)生純滾動點的曲面方程,并分析了牙輪上各齒圈牙齒的運動特點和鉆頭的幾何結構對牙輪/鉆頭速比(簡稱輪頭速比)的影響,能更加清楚地認識鉆頭上各齒圈牙齒的刮削破巖方式;同時把牙輪的運動分解為各個齒圈的運動,也為建立鉆頭幾何結構與輪頭速比之間的關系提供了新途徑。

采用ansys分析軟件的參數(shù)化設計語言apdl,利用接觸問題的有限元法,對三牙輪鉆頭牙輪和牙爪間的間隙進行了分析和研究。首先建立了三牙輪鉆頭滑動軸承三維模型,然后利用網格劃分技術對牙輪和牙爪進行網格劃分和單元屬性定義,最后施加邊界條件進行接觸有限元分析求解。通過調整間隙,得出不同間隙的軸承接觸mises應力峰值。經過分析比較,推薦軸承mises應力峰值較小的尺寸間隙,用以指導生產。

牙輪鉆頭在井底破碎巖石過程中受頂部鉆壓、自身動載荷以及井底接觸巖石的隨機沖擊碰撞作用,存在牙齒與巖石交替壓入、刮切和滾動的運動狀態(tài),受力情況相當復雜?；趲r石彈塑性本構關系和等效塑性應變的巖石破壞準則,考慮井底圍壓以及鉆頭與巖石互作用隨機接觸碰撞,采用有限單元法建立了牙輪鉆頭與井底巖石互作用下系統(tǒng)非線性動力學模型。探討了牙輪鉆頭在破碎井底巖石過程中的運動規(guī)律及力學性能,對巖石破碎坑的形成過程進行了仿真,為有效預測和控制井眼軌跡的形成,實態(tài)工況下整體鉆柱系統(tǒng)耦合非線性動力學研究提供了理論依據(jù)。

針對三牙輪鉆頭流道內實際工況,研究了鉆頭材料ni65和對比材料ni67和ni60+35%wc的沖蝕磨損特性。結果表明:ni65和ni67的沖蝕磨損階段分為跑合期和穩(wěn)定期,ni65磨損機制主要是微切削,而ni67的磨損機制主要是疲勞損傷和微切削;而ni60+30%wc的沖蝕磨損階段為跑合期與周期性的穩(wěn)定磨損和嚴重磨損期,其磨損機制主要是硬質點的脫落和疲勞點蝕。在試驗過程中均伴有空蝕磨損。

簡述了三牙輪鉆機的基本構成，介紹了幾種三牙輪鉆頭的現(xiàn)代設計方法，對計算機輔助設計（cad）、優(yōu)化設計、計算機仿真設計、模塊化設計、有限元設計進行了總結和概述，對三牙輪鉆機的性能和質量的提高有著比較重大的意義。

牙輪鉆頭的牙輪有繞自身軸線的自轉運動,牙輪軸有繞鉆頭中心線的旋轉運動,因此在破巖時存在不同的輪頭速比。采用lsdyna通用顯式動力分析仿真軟件研究不同的輪頭速比與鉆頭破巖量的關系,對指導鉆頭的設計和使用,提高鉆頭機械鉆速,降低鉆井成本具有一定的意義。

牙輪鉆頭的合理使用 （1）根據(jù)地層可鉆性值并參考鄰井地層，選擇進尺多、速 度快、成本低、磨損正常的鉆頭。在上部松軟地層（可鉆性 級值小于5級），可選用機械鉆速高的銑齒鉆頭，在深井段 地層（可鉆性級值大于5），可選用尺多的鑲齒鉆頭。 （2）在易井斜地層，多選用牙輪偏移量小、無保徑齒及齒 多而短的牙輪鉆頭。 （3）井底應清潔，無落物。 （4）下鉆速度要慢，防止頓鉆。在鉆頭矩井底1單根時， 要開泵和旋轉鉆頭，充分洗井，清除井底巖屑，避免下入過 快巖屑堵塞噴嘴或開泵過猛憋漏地層。 （5）鉆頭接觸井底后，在低鉆壓、低轉速下（鉆壓10～30 ｋn，轉速60ｒ/ｍｉｎ）跑合0.5ｈ以上，造好井底形狀后， 方可逐步提高鉆壓和轉速的設計值。 （6）做好鉆還試驗，即固定鉆壓，改變轉速，或固定轉速， 改變鉆壓，使鉆壓和轉速合理匹配，達到高鉆速鉆進。 （7）鉆進中應盡量提高泵壓，增大鉆頭水功

尺寸型號(iadc) 英寸mm鑲齒牙輪鉆頭鋼齒牙輪鉆頭 6152.4517,537,617,637126.127.216.217.316.346.347 61/2165.1517,537126.127.216.217.316.346.347 77/8200.0517,527,547,617,627,637126.127.216.217.316.346.347 81/2215.9437,447,517,537,617,627,637126.127.216.217.316.346.347 91/2241.3437,517,537,547,617126.127.216.217.316.346.347 9