屋脊齿PDC钻头破岩机理与设计研究

发布时间：2020-11-06 19:16

　　 屋脊齿是近年来开始发展的新型PDC切削齿,该齿具有独特的齿面结构,改变了常规PDC齿与岩石的相互作用方式。在实际应用中相比于普通PDC钻头,屋脊齿PDC钻头具有更高的稳定性,能大幅减少扭矩,提高钻进速度,但目前对屋脊齿PDC钻头的破岩机理与设计理论仍缺乏研究。本文在常规PDC钻头理论研究的基础上,建立了屋脊齿PDC钻头几何学基本理论,通过理论计算以及ABAQUS有限元仿真试验分析了屋脊齿与岩石的相互作用关系,进一步理清其破岩机理,为屋脊齿PDC钻头设计提供理论支持。本文将主要完成以下几方面工作:(1)分析屋脊齿的结构特点及工作原理,根据常规PDC钻头理论研究建立屋脊齿PDC钻头的几何学和PDC切削几何学基本理论。(2)在钻头几何学的基础上定义屋脊齿工作面的实际前倾角、实际侧倾角,并分析屋脊齿的各工作角度对它们的影响规律。(3)对屋脊齿与岩石相互作用进行受力分析,建立切削载荷平衡方程。(4)通过理论计算与ABAQUS有限元仿真试验分析屋脊齿各工作角度对相对齿的相对吃入能力、切削载荷以及切削效率的影响,进一步对屋脊齿破岩机理进行分析。(5)针对PDC钻头在复杂难钻地层的失效分析,提出屋脊齿PDC钻头在此类地层的个性化设计方法理论。研究结果为下一步屋脊齿PDC钻头的数值化仿真提供理论支持,增强了对屋脊齿与岩石相互作用及破岩机理的认识,这些认识为屋脊齿PDC钻头个性化设计提供了参考依据。
【学位单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TE921.1
【部分图文】：

图１－２?ＯＮＹＸ?３６０可旋转切削齿??

图１－１凹面ＰＤＣ切削齿??

图１－４?Ａｘｅｂｌａｄｅ屋脊切削齿??西南石油大学迎新等在专利ＣＮ２０２３４８１１７Ｕ中公布了?一种在ＰＤＣ齿上镶嵌??
【参考文献】

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本文编号：2873554