動(dòng)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(duì)進(jìn)行仿真研究,指導(dǎo)鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鉆頭選型等都起著關(guān)鍵性的作用。從理論上分析了三牙輪鉆頭的幾何結(jié)構(gòu)與牙齒受力的關(guān)系,確定牙輪存在一個(gè)主動(dòng)齒圈,并結(jié)合最小功原理建立了求解輪體速比的模型,結(jié)合鉆壓以及巖石性質(zhì)對(duì)輪體速比的影響,對(duì)該模型進(jìn)行了修正。將鉆頭鉆進(jìn)砂巖時(shí)的臺(tái)架試驗(yàn)牙輪/鉆頭速比實(shí)驗(yàn)值和利用模型計(jì)算所得牙輪/鉆頭速比計(jì)算值進(jìn)行了對(duì)比,結(jié)果表明,該仿真模型能夠有效地預(yù)測(cè)三牙輪鉆頭的輪體速比。

三牙輪鉆頭樣本(俄羅斯)

通過對(duì)牙輪零件圖的分析,構(gòu)建了三牙輪鉆頭特征識(shí)別系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),研究了系統(tǒng)各功能模塊,特別是2d特征識(shí)別的兩個(gè)關(guān)鍵技術(shù):形狀特征識(shí)別和圖形標(biāo)注識(shí)別。該系統(tǒng)的研究與開發(fā)為回轉(zhuǎn)類零件2d工程圖的特征識(shí)別,以及開發(fā)其他應(yīng)用領(lǐng)域的特征識(shí)別系統(tǒng)提供了實(shí)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(gè)工藝孔）—④銑120°面—⑤鉆結(jié) 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(chǔ)油面—⑨銑止 推面油槽—⑩鉆軸頸油孔—?鉆擴(kuò)泥漿孔—?鉆注油孔—?鉆肩部?jī)?chǔ)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(diǎn)如下： （1）牙掌加工工件為鍛件，鍛件質(zhì)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(shí)需在鍛件上預(yù)留坡口； （2）結(jié)合銷孔是連接三片牙掌的定位孔，同時(shí)也是加工中用來定位端面和牙輪小軸位 置的重要基準(zhǔn)，在加工時(shí)要保證

以autocad2006為圖形支撐平臺(tái),采用可視化界面思想和activexautomation技術(shù),利用內(nèi)嵌于autocad的vba語言進(jìn)行編程,并結(jié)合圖形數(shù)據(jù)庫技術(shù),開發(fā)了三牙輪鉆頭cad參數(shù)化繪圖系統(tǒng),實(shí)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(zhì)量和設(shè)計(jì)效率。

三牙輪鉆頭使用技術(shù)及鉆井工藝 時(shí)間:2009-12-1110:40作者:發(fā)達(dá)鉆井設(shè)備點(diǎn)擊:125次 目前油用鉆頭市場(chǎng)已不再混亂而變得規(guī)范有序，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)向產(chǎn)品差異性和品牌、 售后服務(wù)的競(jìng)爭(zhēng)方向發(fā)展。市場(chǎng)竟?fàn)幜纱蠡?，鉆頭技術(shù)服務(wù)的作用將會(huì) 越來越顯著。 一、三牙輪鉆頭使用資料收集內(nèi)容 1、地層巖性 地層的巖性和軟硬不同，巖石破碎機(jī)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(jī)械性質(zhì)均有測(cè)定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)收集的 地層巖性及每米巖性鉆時(shí)記錄，進(jìn)行地層巖石的硬度、塑性、脆性、研磨性和可 鉆性分析，對(duì)照鉆頭的失效形式，確認(rèn)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(jī)械性質(zhì)變化很大。埋藏較深的巖石， 處于多向壓縮應(yīng)力狀態(tài)，使巖石孔隙減小，強(qiáng)度增加。上部井段一般巖石膠結(jié)疏 松、質(zhì)軟，鉆頭轉(zhuǎn)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(gòu)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(shí)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(chǎn)品型號(hào)而異)的精度要求,一度成為牙輪、牙爪加工中的測(cè)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(shí)現(xiàn)三牙輪鉆頭直徑的計(jì)算。給出了具體的實(shí)現(xiàn)方法,按移軸和不移軸2種鉆頭設(shè)計(jì)形式進(jìn)行了驗(yàn)證,證明是一種方便、快捷的牙輪鉆頭直徑計(jì)算新方法。

進(jìn)行鉆頭鉆進(jìn)過程的仿真對(duì)于優(yōu)化鉆頭設(shè)計(jì)、提高破巖效率以及鉆頭選型都有著重要的應(yīng)用價(jià)值。以現(xiàn)場(chǎng)實(shí)鉆數(shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用"黑箱法"為鉆頭鉆進(jìn)巖石互作用仿真模型的基本建模方法,對(duì)決定鉆頭鉆進(jìn)性能的齒坑模型和牙齒吃入巖石的力-吃深模型進(jìn)行了仿真建模。并采用誤差梯度下降算法來估計(jì)不同鉆頭結(jié)構(gòu)和巖石性質(zhì)所對(duì)應(yīng)的模型參數(shù),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆頭鉆進(jìn)過程的仿真。采用實(shí)鉆數(shù)據(jù)反演的建模思路有利于利用大量的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)對(duì)模型的完善,更好地反映現(xiàn)場(chǎng)的各種鉆井工況,使鉆頭破巖仿真技術(shù)在實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性上前進(jìn)一大步。

研究和探討了2d工程圖特征識(shí)別關(guān)鍵技術(shù)之一——圖形標(biāo)注的識(shí)別機(jī)制和技術(shù),并根據(jù)各類牙輪零件圖特點(diǎn)分別采用了相應(yīng)最優(yōu)的方法進(jìn)行圖形標(biāo)注的識(shí)別,提高了識(shí)別效率、準(zhǔn)確性和可靠性。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了"三牙輪鉆頭特征識(shí)別系統(tǒng)",為回轉(zhuǎn)類零件2d工程圖的特征識(shí)別以及開發(fā)其他應(yīng)用領(lǐng)域的特征識(shí)別系統(tǒng)提供了實(shí)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(zhì)量對(duì)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(jìn),縮短了加工時(shí)間,提高了加工質(zhì)量。

研究了2d工程圖形狀特征的識(shí)別機(jī)制和技術(shù)。針對(duì)牙輪圖形特點(diǎn),改進(jìn)和完善了基于規(guī)則的符號(hào)模板匹配法,并成功地運(yùn)用于識(shí)別牙輪外錐形狀特征;將基于模型引導(dǎo)的識(shí)別方法與自頂向下的識(shí)別方法相結(jié)合,實(shí)現(xiàn)了牙齒和齒孔等牙輪典型特征快速、有效的識(shí)別。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了"三牙輪鉆頭特征識(shí)別系統(tǒng)",通過本系統(tǒng)可達(dá)到:人機(jī)交互特征識(shí)別能覆蓋90%以上的牙輪鉆頭特征;自動(dòng)特征識(shí)別覆蓋率達(dá)70%以上。為回轉(zhuǎn)類零件2d工程圖的特征識(shí)別以及開發(fā)其他應(yīng)用領(lǐng)域的特征識(shí)別系統(tǒng)提供了實(shí)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(xiàng)編輯 a 、接、卸鉆頭時(shí)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(tái)泵上水完好。 e 、保持井底干凈無落物，起下鉆、鉆進(jìn)均裝

運(yùn)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)來描述三牙輪鉆頭在復(fù)合鉆井條件下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和工作狀況,從而減少與復(fù)合鉆井相關(guān)的三牙輪鉆頭的研發(fā)設(shè)計(jì)工作量,節(jié)約成本。在復(fù)合鉆井條件下三牙輪鉆頭運(yùn)動(dòng)學(xué)分析基礎(chǔ)上建立其數(shù)學(xué)模型及仿真模型,并采用fortran語言設(shè)計(jì)和編寫仿真程序。選取不同的復(fù)合鉆井的鉆進(jìn)參數(shù)來進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,該仿真程序能較好地模仿鉆頭的運(yùn)動(dòng)情況,也為進(jìn)一步深入研究復(fù)合鉆井條件下三牙輪鉆頭的工作狀況奠定了基礎(chǔ)。

根據(jù)鉆頭幾何學(xué)和運(yùn)動(dòng)學(xué)建立起了隨鉆運(yùn)動(dòng)的三牙輪鉆頭的計(jì)算機(jī)運(yùn)動(dòng)學(xué)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(shí)反映鉆頭鉆進(jìn)過程中各牙齒的瞬時(shí)位置和相互關(guān)系。該研究不但為鉆頭與巖石互作用仿真建模做好了準(zhǔn)備,也是分析研究牙輪鉆頭工作行為的基礎(chǔ)。最后根據(jù)所建立的運(yùn)動(dòng)學(xué)仿真模型建立起了牙輪上發(fā)生純滾動(dòng)點(diǎn)的曲面方程,并分析了牙輪上各齒圈牙齒的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)和鉆頭的幾何結(jié)構(gòu)對(duì)牙輪/鉆頭速比(簡(jiǎn)稱輪頭速比)的影響,能更加清楚地認(rèn)識(shí)鉆頭上各齒圈牙齒的刮削破巖方式;同時(shí)把牙輪的運(yùn)動(dòng)分解為各個(gè)齒圈的運(yùn)動(dòng),也為建立鉆頭幾何結(jié)構(gòu)與輪頭速比之間的關(guān)系提供了新途徑。

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

牙輪鉆頭在井底破碎巖石過程中受頂部鉆壓、自身動(dòng)載荷以及井底接觸巖石的隨機(jī)沖擊碰撞作用,存在牙齒與巖石交替壓入、刮切和滾動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),受力情況相當(dāng)復(fù)雜?；趲r石彈塑性本構(gòu)關(guān)系和等效塑性應(yīng)變的巖石破壞準(zhǔn)則,考慮井底圍壓以及鉆頭與巖石互作用隨機(jī)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(dòng)力學(xué)模型。探討了牙輪鉆頭在破碎井底巖石過程中的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及力學(xué)性能,對(duì)巖石破碎坑的形成過程進(jìn)行了仿真,為有效預(yù)測(cè)和控制井眼軌跡的形成,實(shí)態(tài)工況下整體鉆柱系統(tǒng)耦合非線性動(dòng)力學(xué)研究提供了理論依據(jù)。

針對(duì)三牙輪鉆頭流道內(nèi)實(shí)際工況,研究了鉆頭材料ni65和對(duì)比材料ni67和ni60+35%wc的沖蝕磨損特性。結(jié)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(jī)制主要是微切削,而ni67的磨損機(jī)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(yán)重磨損期,其磨損機(jī)制主要是硬質(zhì)點(diǎn)的脫落和疲勞點(diǎn)蝕。在試驗(yàn)過程中均伴有空蝕磨損。

簡(jiǎn)述了三牙輪鉆機(jī)的基本構(gòu)成，介紹了幾種三牙輪鉆頭的現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，對(duì)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（cad）、優(yōu)化設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)、模塊化設(shè)計(jì)、有限元設(shè)計(jì)進(jìn)行了總結(jié)和概述，對(duì)三牙輪鉆機(jī)的性能和質(zhì)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(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),牙輪軸有繞鉆頭中心線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此在破巖時(shí)存在不同的輪頭速比。采用lsdyna通用顯式動(dòng)力分析仿真軟件研究不同的輪頭速比與鉆頭破巖量的關(guān)系,對(duì)指導(dǎo)鉆頭的設(shè)計(jì)和使用,提高鉆頭機(jī)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(jìn)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(jí)值小于5級(jí)），可選用機(jī)械鉆速高的銑齒鉆頭，在深井段 地層（可鉆性級(jí)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(yīng)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(shí)， 要開泵和旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速下（鉆壓10～30 ｋn，轉(zhuǎn)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(zhuǎn)速的設(shè)計(jì)值。 （6）做好鉆還試驗(yàn)，即固定鉆壓，改變轉(zhuǎn)速，或固定轉(zhuǎn)速， 改變鉆壓，使鉆壓和轉(zhuǎn)速合理匹配，達(dá)到高鉆速鉆進(jìn)。 （7）鉆進(jìn)中應(yīng)盡量提高泵壓，增大鉆頭水功

尺寸型號(hào)(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