刮刀式PDC钻头布齿方法探讨

在讨论刮刀式PDC钻头布齿设计特点的基础上,针对在实际使用过程中锥顶部出现的偏磨问题,提出了新的刮刀式PDC钻头局部最大密度布齿的方法.通过调整布齿间距强化磨损严重部分,同时确保刮刀式PDC钻头切削齿的整体切削性能,延长钻头使用寿命,具有较强的可操作性, 为PDC钻头的布齿设计提供了一定的指导和借鉴.     

PDC钻头切削齿布齿设计的新思路

切削齿布齿设计是PDC钻头设计的关键。为提高PDC钻头的钻进效率,综合考虑PDC钻头切削齿的设计特点和切削先后顺序等因素,并且通过对PDC钻头单切削齿实验结果进行分析,提出了以冠部轮廓法线为基准的切削齿布齿设计方法。     

基于Matlab的PDC钻头布齿软件设计

合理的布齿设计是保证PDC钻头工作性能优良的关键,在研究PDC钻头布齿设计理论和方法的基础上,开发了PDC钻头布齿设计软件。软件采用Matlab编写,具有设计速度快、精度高、可操作性强,使用方便等优点。     

基于MATLAB的PDC钻头布齿设计

PDC钻头结构形式变化多样,设计灵活性大,对地层变化的敏感性很强,合理的布齿设计是保证PDC钻头工作性能的关键.目前采用的图解调整法设计PDC钻头存在效率低、欠灵活且有误差等不足.本文在研究PDC钻头布齿设计理论和方法的基础上,开发了PDC钻头布齿设计软件,优点是布齿设计速度快、精度高、可操作性强、使用方便等.     

PDC钻头三维参数化布齿设计

文章在PRO/E中建立了PDC钻头和切削齿三维参数化实体模型;并编写相应的计算机程序,进行验证。为PDC钻头精确布齿设计打下了基础。     

基于Pro／E的PDC钻头三维参数化布齿设计

合理的布齿是保证PDC钻头有优良工作性能的关键。在Pro／E中建立了切削齿三维实体模型和PDC钻头三维参数化实体模型，并编写了相应的计算程序．计算各个切削齿前后中心点的精确坐标，并对Pro／E模型进行验证。为PDC钻头布齿设计提供了可靠的依据，为PDC钻头精确布齿走向自动化打下了基础。     

矿用牙轮钻头布齿的数学模型

根据矿用牙轮钻头的布齿原则，利用坐标变换的方法，建立了生成原理图的数学模型，并开发了相应的CAD软件。该软件还可进行覆盖系数分析，提供优化布齿的依据     

石灰岩地层PDC钻头仿生PDC齿工作角优化试验研究

在仿生耦合理论的指导下,根据贝壳的表面非光滑的结构特性设计研制一种仿生PDC齿。设计PDC钻头时,主要考虑切削齿的后倾角与侧转角,二者对钻头碎岩效率有重要影响。通过理论分析仿生PDC齿在钻头的最优安装角度,并通过钻进试验来优选仿生PDC齿在钻进石灰岩的最优安装角度。试验结果表明:在相同的转速、钻压的条件下,切削齿后倾角为20°、侧转角为0°时,钻头钻速最快。此试验结果可以为石灰岩地层用PDC钻头的设计提供参考依据。     

深孔 PDC 扩孔钻头研究及计算机辅助设计

介绍了深孔PDC扩孔钻头设计方法,参考了全面钻进PDC钻头设计理论,进行了冠部轮廓设计及等切削布齿理论研究,借助CAD/CAM/CAE一体化三维软件Pro/ENGINEER完成PDC扩孔钻头三维建模,参数化设计提高了PDC布齿的准确性,PDC扩孔钻头可应用到各种扩孔施工,应用前景十分广阔。     

深孔PDC扩孔钻头研究及计算机辅助设计

介绍了深孔PDC扩孔钻头设计方法,参考了全面钻进PDC钻头设计理论,进行了冠部轮廓设计及等切削布齿理论研究,借助CAD/CAM/CAE一体化三维软件Pro/ENGINEER完成PDC扩孔钻头三维建模,参数化设计提高了PDC布齿的准确性,PDC扩孔钻头可应用到各种扩孔施工,应用前景十分广阔。     

球齿钻头布齿的优化方法探讨

在等工作条件布齿理论的基础上,从球齿碎岩机理出发,探讨了相邻球齿对碎岩效果的影响,从而确定了最优齿间距,并确定最佳齿位和合理的齿数。     

地质PDC取心钻头切削载荷有限元分析

通过建立钻头切削岩石的力学模型,对PDC取心钻头切削齿受力进行了分析,并对钻头切削齿切削岩石受力进行了有限元分析,得出PDC钻头在载荷下的应力应变分布,为地质PDC取心钻头的优化设计和合理使用提供了理论依据。     

PDC钻头切削齿破岩载荷规律的分析

对PDC钻头冠部形状及不同的布齿密度和切削齿在不同的磨损状态下对PDC钻头切削齿受力的影响进行了分析；用相邻的3个切削齿之间的关系（不同的切削齿与切削齿之间的径向距离和切削齿之间的高度差）来分析PDC钻头冠部形状和切削齿布齿密度对切削齿受力的影响，以及将切削齿的磨损状态简化成与切削齿在钻头上装配方向垂直的平面来分析切削齿磨损状态对切削齿受力的影响。     

弹塑性致密泥岩用新型尖齿PDC钻头的研制与应用

分析了常规复合片钻头钻遇弹塑性致密泥岩钻进效率低的主要原因,并在此基础上研制了适用于该种地层的新型尖齿PDC钻头。通过对PDC切削齿几何结构的改进、切削结构和水力结构的优化设计而研制的新型钻头,在现场试验中取得了良好的钻进效果。平均寿命高达300 m,平均钻进时效3~4 m,解决了弹塑性致密泥岩钻进效率低的难题,为类似地层的钻探施工提供了一种高效实用的新产品。     

刮刀型PDC钻头在煤矿瓦斯抽采钻孔中的应用

为解决煤矿瓦斯抽采钻孔粉砂岩、细砂岩层段三翼内凹PDC钻头钻进效率低、钻头寿命短的问题,对PDC钻头进行了选型并优化设计,通过选用刮刀型PDC钻头,并采用等切削的方法进行钻头布齿,并配套以一定的钻进工艺,在同种地层中取得了较好的钻进效果,解决了钻进效率低、钻头寿命短的问题。     

煤矿井巷用PDC锚杆钻头的研究

通过对PDC锚杆钻头的一系列室内试验研究及多次改进设计,获得了钻头的优化结构参数、优化切削齿形状、合理的钻头体材质以及热处理工艺。现场试验结果表明,PDC锚杆钻头是钻进中硬岩层的理想钻头。     

PDC钻头等体积布齿设计计算方法探讨

等体积设计是PDC钻头布齿设计的基本原则之一，等体积设计原则下要求PDC钻头旋转一周每一颗切削齿所切削的岩石体积相等。目前发表的文章大多是对布齿设计原则作了详细说明，而在如何实现方面没有进一步探讨。在综合考虑了钻头冠部形状、切削齿的空间布置、切削齿的工作角、切削齿尺寸、切削齿的相互作用等因素的影响后，建立了对切削齿进行等体积布置设计的数学计算模型并选取适当的数值计算方法求解，为PDC钻头的计算机辅助设计和性能模拟分析提供了一种有效的方法，实例计算表明该模型和求解方法具有实用性。     

PDC无心钻头结构参数与钻进速度的关系

研究ＰＤＣ无心钻头切削齿横向前角、覆盖系数和钻头冠部结构参数与钻进速度的关系，得出横向前角随切削齿所在半径变化的规律为＝－２．３６８２＋０．３９６３ｒ，确定了最优横向前角和覆差系数以及优化冠部结构的参数组合。１７只３种ＰＤＣ无心钻头在现场软－中硬岩层中钻进时，钻头的平均寿命大于４４７．８ｍ，平均钻进速度为３．６９ｍ／ｈ，分别比本次研究前同类钻头提高８０％和８４．５％。     

川西须家河深层PDC钻头新技术研究与应用

川西须家河组深层岩石抗压强度高,研磨性强,常规PDC钻头在这一层位机械钻速很低,是制约这一地区致密低渗砂岩气藏高效开发一个非常重要的瓶颈性难题。提出了一种"异形加长齿"PDC钻头设计新技术和通过数字化钻进仿真技术来对钻头进行横向力平衡设计的新方法。事实证明,切削结构设计理念和设计技术的创新能够使PDC钻头对复杂难钻地层的适应性得到显著改善,必将成为未来世界PDC钻头设计技术的重要发展方向。     

PDC无心钻头切削齿横向前角和覆盖系数与钻进性能的关系

PDC无心钻头结构复杂、变化很大,切削齿横向前角和覆盖系数是影响钻头钻进性能的两个重要结构参数。在严格定义了这两个结构参数并给出计算公式的基础上,通过先进的微机控制实钻实验台试验研究了这两个结构参数与钻头钻进性能的关系,得出了在一定条件下的最优横向前角、最优覆盖系数及其变化规律;并通过野外现场钻进证实了室内研究结果的可靠性。研究结果对于指导PDC钻头优化设计有着重要意义。