【摘 要】
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随钻扩眼技术是一种在钻井的同时进行扩大井眼的技术,最初是为解决深井套管间隙减小、钻井难度大、安全性低等问题。自上世纪90年代以来,随钻扩眼工具的形态从双心钻头、偏心式扩眼器发展到目前广泛使用的可伸缩式扩眼器,液压式随钻扩眼器就是可伸缩式扩眼器的一种。液压式随钻扩眼器利用钻井液的压力驱动扩眼刀翼,扩眼稳定性好、安全性高,是目前主流的随钻扩眼工具。然而,国内对随钻扩眼器的研究起步较晚,对国外的产品依赖
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随钻扩眼技术是一种在钻井的同时进行扩大井眼的技术,最初是为解决深井套管间隙减小、钻井难度大、安全性低等问题。自上世纪90年代以来,随钻扩眼工具的形态从双心钻头、偏心式扩眼器发展到目前广泛使用的可伸缩式扩眼器,液压式随钻扩眼器就是可伸缩式扩眼器的一种。液压式随钻扩眼器利用钻井液的压力驱动扩眼刀翼,扩眼稳定性好、安全性高,是目前主流的随钻扩眼工具。然而,国内对随钻扩眼器的研究起步较晚,对国外的产品依赖性较强,因此有必要对液压式随钻扩眼器进行详细研究。本文调研了国内外扩眼工具的现状,结合液压式随钻扩眼工具的工作原理,基于结构简单、使用便利等目的,首先进行扩眼器整体的结构设计,设计了除刀翼外所有零件的结构,对相关零件进行了强度计算和校核;接下来结合PDC钻头的冠部设计和布齿方法设计了一种可以双向切削的刀翼,分析切削齿的受力模型,采用自适应粒子群算法对刀翼的齿前角参数进行优化计算,使刀翼满足侧向力平衡设计准则;最后采用EDEM-Fluent耦合的方法分析水眼角度和钻井液参数对刀翼排屑能力的影响。基于以上工作设计了一款针对解决井壁坍塌、井眼质量差和扩眼效率低等问题的液压式随钻扩眼器,为国内扩眼工具的使用提供了更多的选择,同时为扩眼工具的流场分析提供了一种新思路。
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