石油学报

作者：车家琪, 王旱祥, 张砚雯, 陈敬凯, 王雨婷, 张雨, 杜明超, 马宝忠, 滕兴宝

单位：1. 中国石油大学(华东)机电工程学院 山东青岛 266580;2. 海洋物探及勘探开发装备国家工程研究中心 山东青岛 266580;3. 山东科技大学电气与自动化工程学院 山东青岛 266590;4. 山东威马泵业股份有限公司 山东济南 271100

关键词：修井磨鞋,磨粒,布齿角度,工作特性,金属堵塞物

基金：车家琪,男,1992年1月生,2021年获中国石油大学(华东)博士学位,现为中国石油大学(华东)讲师,主要从事修井钻头钻进机理与工作特性研究。Email:cjqupc@163.com

摘要： 针对复杂井筒工况下修井磨鞋钻进慢、磨损快的技术瓶颈问题，以前期优选的旋进式修井磨鞋为研究对象，基于剪切滑移线理论模型建立磨粒力学解析模型，明确磨粒布齿角度与修井磨鞋工作扭矩定量关系，基于Python语言的ABAQUS二次开发编写单磨粒切削仿真软件，实现单磨粒切削仿真模型参数化建模，试制不同布齿角度单磨粒修井磨鞋并完成实验测试，从布齿类型、成屑特征、切屑形态、切痕形貌和工作特性5个方面确定优选布齿角度。研究结果表明，零布齿角磨粒切削力增长最快，正布齿角切削力数值最大，负布齿角磨粒切削力数值最小且平稳波动变化，波动范围为642.5~785.3 N。随着磨粒布齿角度在0°~45°范围内增大，切屑体积逐渐减小，切屑长度由5 mm减小为2 mm，切屑形状由卷筒状变为不规则颗粒状。当布齿角度为5°和10°时，实验工件表面轮廓深度最大，达到1.0 mm。当磨粒布齿角度为8°时，材料去除质量最大，达到9.49 g，同时工作扭矩仅为28.7 N ·m，工作过程较为平稳。综合考虑工作效率和工作安全，旋进式修井磨鞋的优选布齿角度为-8°。

来源：2023年第10期

《石油学报》期刊编辑部

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