全局力平衡PDC钻头布齿优化设计

针对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在钻井破岩过程中因受力不平衡,导致钻井倾斜、井径扩大、钻头产生横向振动和涡动,造成钻头早期失效的问题,基于已有PDC钻头切削力学知识,构建了PDC钻头弯曲力矩及全局力平衡布齿优化设计模型,并提出模型求解方法。布齿设计实例结果表明,采用全局力平衡布齿设计方法得到的布齿结构可使PDC钻头在不同进尺条件下均能保持全局力平衡状态,尤其低进尺（小于1 mm）时的力平衡状态得到极大改善,提高了PDC钻头的钻井稳定性,对于改善钻头受力、提升钻头使用寿命、提高钻井质量与效率具有重要意义。     

山地物探电动钻机模块化设计及安全性分析

以燃油发动机驱动的山地物探钻机在钻井时噪声大,尾气排放严重,钻井效率低,拆装、搬运不便。为解决上述问题,以电能驱动代替燃油机驱动,提出了山地物探电动钻机模块化设计方案。基于模糊综合评价法,开展了电动钻机驱动电机和传动方式的定量评价,确定其驱动电机为永磁同步电机,传动方式为链轮链条传动,同时通过对比优选出电动钻机的减速器、支撑部件和导向部件分别为涡轮蜗杆减速器、π形底盘和单桅杆。在此基础上,采用有限单元分析方法进行了电动钻机的安全性分析,结果表明：钻机的最大应力出现在π形底盘连接桅杆的直角处,其值小于钻机材料的许用应力,钻机的结构安全,且电机电路安全可靠。钻井实验结果表明：自主设计的山地物探电动钻机较现有山地物探钻机质量减小了57%,钻井作业时噪声低,无尾气排放,可提供的最大提升力和扭矩分别超过设计标准的71%与6.25%,表明其整体性能符合要求。研究结果为绿色高效的油气勘探装备的研发提供了参考。