螺旋縫埋弧焊鋼管旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，開始進(jìn)入軟地層。鉆頭在三牙輪的作用下，首先產(chǎn)生地層的彈性剪切變形，然后在三牙輪的壓力作用下被清除。在模擬環(huán)境中，軟土為均質(zhì)粘土，不考慮地層和土壤中的裂隙。水平定向鉆進(jìn)是在突變地層中進(jìn)行的，地層與牙輪鉆頭隨機(jī)動(dòng)態(tài)接觸。當(dāng)圓錐與地層接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦。沖擊力使螺旋縫埋弧焊鋼管振動(dòng)。三牙輪鉆頭從軟地層向硬地層移動(dòng)時(shí)，不可避免地會(huì)產(chǎn)生較大的橫向振動(dòng)和上下振動(dòng)。

當(dāng)鉆速為0.008m/s，鉆頭轉(zhuǎn)速為2弧度/s時(shí)，牙輪鉆頭推進(jìn)過程中的偽應(yīng)變能曲線主要包括粘度和彈性。然而，由于粘滯項(xiàng)通常占主要地位，大部分能量轉(zhuǎn)化為偽應(yīng)變能是不可逆的。螺旋縫埋弧焊鋼管變形能是控制沙漏變形所消耗的主要能量。如果偽應(yīng)變能太高，則說明控制沙漏變形的應(yīng)變能過大，則對網(wǎng)格進(jìn)行細(xì)化或修改。為了減少過多的偽應(yīng)變能。該模型中的偽應(yīng)變能突變主要發(fā)生在鉆頭進(jìn)入軟土層和牙輪鉆頭穿過突變地層界面時(shí)。地層硬度越大，鉆頭進(jìn)入地層的偽應(yīng)變能越大。模擬螺旋焊管在突變地層中的鉆進(jìn)過程，預(yù)測鉆頭鉆進(jìn)軌跡的變化。

（1） 偽應(yīng)變能突變主要發(fā)生在鉆頭進(jìn)入軟土層和牙輪鉆頭穿過突變地層界面時(shí)。成形硬度越高，螺旋縫埋弧焊鋼管進(jìn)入成形時(shí)的偽應(yīng)變能越大。（2） 突然地層鉆進(jìn)時(shí)，螺旋縫埋弧焊鋼管縱向移動(dòng)，鉆頭振動(dòng)。地層硬度越大，鉆頭振幅越大。（3） 在一定地層傾角條件下，鉆頭的鉆速越大，鉆削軌跡的縱向偏差越大，鉆頭轉(zhuǎn)速越大，鉆削軌跡的縱向偏差越小。當(dāng)鉆頭轉(zhuǎn)速低于2.2rad/s時(shí)，轉(zhuǎn)速對鉆井軌跡縱向偏差的影響減小。（4） 在一定鉆頭轉(zhuǎn)速下，當(dāng)局部地層傾角為0°和90°時(shí)，對鉆井軌跡無影響；當(dāng)局部傾角逐漸增 大時(shí)，鉆井軌跡的縱向偏差增 大；當(dāng)局部傾角超過45°時(shí)，對鉆井縱向偏差的影響軌跡減小。本章的研究成果對提高三牙輪鉆頭在陡地層中鉆進(jìn)軌跡的預(yù)測精度具有重要意義，為通過水平導(dǎo)向孔修正螺旋縫埋弧焊鋼管鉆削軌跡奠定了理論基礎(chǔ)。

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