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高胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头

发布时间:2019-07-27 13:10
【摘要】:为提高孕镶金刚石钻头的钻进速度和工作寿命,遵循仿生工程学相似原理,以土壤动物的爪趾为仿生原型,结合普通孕镶金刚石钻头异型唇面结构设计方法,通过无压浸渍烧结法制备了高胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头。高胎体仿生异型钻头的单齿单元由多个柱齿组合并呈阶梯状排布,基于强度理论和孕镶柱齿的受力模型确定柱齿最大高径比。通过有限元数值模拟对钻头与岩石接触面的应力进行分析,检验了仿生异型单齿结构设计的合理性。钻头的野外试验数据表明:相比于普通孕镶金刚石钻头,高胎体仿生异型齿孕镶金刚石钻头的平均钻进速度提高了20%;在不降低钻进速度的情况下,工作寿命提高一倍以上,大幅度减少了提下钻的频率,可缩短钻孔周期、节约钻探成本,具有较好的应用前景和较大的经济效益。
[Abstract]:In order to improve the drilling speed and working life of pregnant diamond bit, taking the claw toe of soil animal as the bionic prototype, combined with the structure design method of special lip surface of ordinary pregnant diamond bit, the high fetal bionic abnormal tooth pregnant diamond bit was prepared by pressure-free impregnation sintering method, which followed the principle of biomimetic engineering similarity and took the claw toe of soil animal as the bionic prototype. The single tooth unit of high matrix bionic special-shaped bit is composed of multiple column teeth and arranged ladder. The maximum height-diameter ratio of column teeth is determined based on the strength theory and the stress model of parquet teeth. The stress of the contact surface between bit and rock is analyzed by finite element numerical simulation, and the rationality of bionic special-shaped single tooth structure design is tested. The field test data of the bit show that compared with the ordinary diamond bit, the average drilling speed of the high fetal bionic special-shaped diamond bit is increased by 20%, and the working life is more than doubled without reducing the drilling speed, which greatly reduces the frequency of drilling, shortens the drilling cycle, saves the drilling cost, and has better application prospect and greater economic benefit.
【作者单位】: 吉林大学建设工程学院;中国石油集团钻井工程技术研究院;
【基金】:中国地质调查局地质调查工作项目(12120114055001) 国土资源部公益性行业科研专项经费项目(SinoProbe-09-05) 吉林大学研究生创新研究计划项目(2015005)
【分类号】:TE921.1;TB17

【参考文献】

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【共引文献】

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【二级参考文献】

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本文编号:2520024

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