九自由度牙轮钻头动力学模型研究

doi:10.7623/syxb200704029

石油学报 ›› 2007, Vol. 28 ›› Issue (4): 134-137,141.DOI: 10.7623/syxb200704029

九自由度牙轮钻头动力学模型研究

庞东晓, 刘清友, 王国荣, 何玉发

西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室四川成都610500

收稿日期:2006-05-30 修回日期:2006-09-07 出版日期:2007-07-25 发布日期:2010-05-21
作者简介:庞东晓,男,1973年10月生,2004年获西南石油学院机械制造及自动化专业硕士学位,现为西南石油大学2004级机械设计及理论专业博士研究生.E-mail:dx-pang@yahoo.com.cn
基金资助:
国家自然科学基金项目(No.50474040)“基于钻井系统动力学的井眼轨迹预测理论和方法研究”资助

Dynamic model of roller bit with nine degrees of freedom

Pang Dongxiao, Liu Qingyou, Wang Guorong, He Yufa

State Key Laboratory for Oil and Gas Reservoir Geology and Exploitation, Southwest Petroleum University, Chengdu 610500, China

Received:2006-05-30 Revised:2006-09-07 Online:2007-07-25 Published:2010-05-21

摘要/Abstract

摘要： 根据牙轮钻头动态和受力互为因果关系的特点,分别建立了钻头体和牙轮的动力学模型,并建立了9个自由度的牙轮钻头动力学模型。新建的牙轮钻头与岩石相互作用模型中考虑了扭矩、弯矩、横向力的平衡以及这些因素对钻头破岩过程的影响,并在此基础上建立了轮速比计算模型、牙轮钻头位移模型和岩石破碎仿真模型。通过仿真计算,得到了两种工况下牙轮钻头的位移和轮速比,模拟了破岩过程,为研究钻头与岩石相互作用机理提供了理论依据。

关键词: 牙轮钻头, 岩石, 动力学特性, 数学模型, 仿真模拟

Abstract: According to the causality of posture and force of roller bit,the dynamic models for bit body and bit cone were established.The dynamic model for roller bit with nine degrees of freedom was proposed.In the new interaction model of bit body and bit cone,the balance of torque,bending moment and transverse force as well as the influences of these factors on fracturing rock had been considered.The calculation method for cone/bit speed ratio,displacement model of roller bit and simulation model of rock fracturing were also established.The displacement of roller bit and the cone/bit speed ratio were computed,and the process of fracturing rock under two kinds of operation modes was simulated.The results can provide the reference for the study of interaction mechanism of roller bit and rock.

Key words: roller bit, rock, dynamic property, mathematical model, simulation

中图分类号:

TE821

庞东晓, 刘清友, 王国荣, 何玉发. 九自由度牙轮钻头动力学模型研究[J]. 石油学报, 2007, 28(4): 134-137,141.

Pang Dongxiao, Liu Qingyou, Wang Guorong, He Yufa. Dynamic model of roller bit with nine degrees of freedom[J]. Editorial office of ACTA PETROLEI SINICA, 2007, 28(4): 134-137,141.

[1]	魏兵, 李沁芷, 叶启航, 吴润楠, 赵金洲, 卢军, 陈海龙. 致密油储层表面活性剂微观渗吸机制——基于低场核磁共振和纳流控技术[J]. 石油学报, 2026, 47(5): 1080-1093.
[2]	石祥超, 陈帅. 岩石可钻性指数测试及分级方法验证[J]. 石油学报, 2025, 46(9): 1792-1804,1834.
[3]	王民, 赵信斌, 唐育龙, 李明, 李进步. 页岩孔隙度、含油率评价方法现状与研究进展[J]. 石油学报, 2025, 46(9): 1817-1834.
[4]	朱海燕, 王智辉, 范宇, 郭建华, 雷明, 高佳佳, 曹文科. 碳酸盐岩地层孔隙压力预测方法研究进展及展望[J]. 石油学报, 2025, 46(8): 1628-1646.
[5]	王付勇, 岳慧, 朱维耀. 考虑纳米束缚效应与孔—缝组合方式的页岩油藏表观渗透率模型[J]. 石油学报, 2025, 46(4): 779-788.
[6]	周雪松, 赵晓明, 葛家旺, 赵勇, 甄艳, 阴国锋, 樊玉成, 王健伟, 张雷. 基于沉积微相-岩石相-成岩相耦合的致密砂岩优质储层预测——以东海陆架盆地西湖凹陷渐新统花港组为例[J]. 石油学报, 2025, 46(12): 2259-2272.
[7]	祝效华, 阳飞龙, 刘伟吉. 液柱压力下PDC齿切削破岩机理[J]. 石油学报, 2025, 46(10): 1943-1959.
[8]	石祥超, 陈帅. 岩石可钻性分级标准的改进建议[J]. 石油学报, 2024, 45(9): 1432-1442.
[9]	刘合, 任义丽, 李欣, 朱如凯, 胡延旭, 刘茜, 苏乾潇, 吴健平, 李彬. 岩心智能识别技术内涵与展望[J]. 石油学报, 2024, 45(8): 1296-1308.
[10]	周已, 李天全, 周燚, 王儒晨. 牙轮钻头螺旋磁流体复合密封耐压机理[J]. 石油学报, 2024, 45(12): 1851-1862.
[11]	谭茂金, 武宏亮, 王思宇, 杜广慧, 白洋, 王谦. 中国海相页岩气测井评价技术进展与发展方向[J]. 石油学报, 2024, 45(1): 241-260.
[12]	狄勤丰, 骆大坤, 周星, 王文昌, 陈锋. 横向主动控斜力作用下底部钻具组合动力学特征[J]. 石油学报, 2023, 44(9): 1552-1561,1573.
[13]	石祥超, 陈帅, 孟英峰, 陈军海, 李皋, 杨昕昊, 焦烨. 岩石可钻性测定方法的改进和优化建议[J]. 石油学报, 2023, 44(9): 1562-1573.
[14]	魏纳, 裴俊, 蔡萌, 李海涛, 赵金洲, 张烈辉, 薛瑾. 天然气水合物自生热解堵剂热量平衡模拟计算[J]. 石油学报, 2023, 44(4): 657-671.
[15]	刘伟吉, 张有建, 罗云旭, 祝效华. 岩石内部高压电脉冲等离子体通道生成机理[J]. 石油学报, 2023, 44(4): 684-697.

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Dynamic model of roller bit with nine degrees of freedom

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