单齿切削试验PDC参数与破岩功耗的关系

ＰＤＣ切削齿形状、切削深度、纵向前角和横向前角等切削多数是进行ＰＤＣ钻头优化设计的基础。通过实验室单齿切削试验，研究上述切削参数与ＰＤＣ切削齿破岩功耗的关系，确定各切削参数优化值。     

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。     

煤矿井巷用PDC锚杆钻头的研究

传统硬质合锚杆钻头在较硬岩层中使用寿命短、钻速低，每ｍ进尺钻头费用高。本文介绍了ＰＤＣ锚杆钻头的一系列室内试验研究及多次改进设计，所获得的钻头的优化结构参数、优化切削齿形状、合理的钻头体材料以及热处理工艺。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。     

低温电镀PDC复合片石油全面钻头研制

采用低温电镀工艺，使ＰＤＣ复合片石油全面钻头的整个生产过程完全不受高温影响，这种新工艺为世界先例，属我国首创。为提高ＰＤＣ复合片石油全面钻头的经济指标，介绍了冲蚀原因、防冲蚀措施；钻头回旋及其防止方法与复合片的布齿、安装、焊接、固定、喷嘴安装等以及钻头的生产试验。     

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％。     

改进型PDC钻头切削齿室内破岩试验研究

表面带碳化钨保护层的新型聚晶金刚石复合片既可保持复合片的自锐特性及耐磨性，又可以避免切削齿的崩裂、掉块现象。试验结果表明，在硬地层中，新型ＰＤＣ切削齿在钻速、切削齿强度和寿命方面与常规ＰＤＣ齿相比具有更好的工作性能。     

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。     

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。     

聚晶金刚石刮刀工具切削岩石时的摩擦热和对流冷却

聚晶金刚石刮刀工具切削岩石时的摩擦热和对流冷却ＰＤＣ元件的刮刀型钻头上虽然已很成功地用于较软岩层中，但在Ｓａｍｄｉａ国家实验室中进行了更恶劣条件下（如地热钻）ＰＤＣ钻头的潜力的探索工作。由于密封和润滑剂的温度限制，普通密闭牙轮钻头不能用于许多地热储。...     

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.     

锚杆PDC钻头主要几何参数的优化研究

PDC锚杆钻头因直径小和独特的布齿方式,对其强度有着更高的要求,而切削齿的齿前角和侧转角对其强度影响显著,且工作角对切削齿的切削效率和工作性能有着重要的影响。因而确定合理的齿前角和侧转角是钻头设计中至关重要的环节。在ANSYS下,建立了钻头的参数化模型,从不同应用方面考虑,对切削齿的齿前角、侧转角做了优化分析,得出了不同使用条件下的最优值,为钻头的合理设计提供了理论依据。     

PDC钻头井底流场实验装置设计

根据ＰＤＣ钻头的结构特点、破岩原理及现场使用情况，阐明了进行ＰＤＣ钻头井底流场试验研究的必要性和迫切性。结合国外的有关资料，设计出能够进行ＰＤＣ钻头单喷嘴射流特性、井底漫流特性及全尺寸钻头井底液流流动规律试验研究的实验装置。该装置实现了井底流场特性的三维空间测量。     

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。     

大直径定向长钻孔用PDC钻头设计与应用

针对煤矿井下中硬地层钻进中采用的常规单齿式PDC定向钻头和常规型扩孔钻头钻进寿命短,效率低,以及常规扩孔钻头在扩孔钻进中难以沿原孔轨迹钻进的缺陷,结合大直径定向长钻孔对三种钻头的需求,研制了两种新型PDC钻头,其中新型PDC定向钻头采用刮刀型平底结构并优化布齿,增加了切削齿数量,扩孔钻头采用圆弧形剖面,并沿切削剖面布齿,增大了切削自由面。针对两种钻头进行了现场应用,现场应用证明,新型PDC定向钻头受控性好,钻进稳定,在中硬地层钻进效率和寿命显著提高,是普通单齿式钻头的2倍,新型扩孔钻头能够沿先导孔轨迹扩孔钻进,钻头寿命是普通扩孔钻头的3倍以上。     

6-8级岩层PDC锚杆钻头的研究

概述。本项目首次采用新型超硬材料——聚晶金刚石复合片(PDC)作为锚杆钻头切削齿，研制出了能替代硬质合金锚杆钻头，主要适用于6～8级岩层的长寿、高效、经济的PDC锚杆钻头，填补了国内空白。将优化设计方法应用于锚杆钻头的设计，通过室内试验、合理布齿的设计研究以及多次改进设计，确定了钻头的优化机械和水力结构参数、优化切削齿形状、经济有效的保径方式、合理的钻头体材质及其热处理工艺。与硬质合金锚杆钻头相比，PDC锚杆钻头具有寿命长、钻速高、每米进尺费用低等特点，是钻进中硬岩层理想的钻头。     

基于混合布齿技术的新型PDC钻头设计与应用

为了提高PDC钻头在大庆地区调整井作业的机械钻速,并降低钻头制造成本,创新性地将混合布齿技术应用于PDC钻头个性化设计,针对混合布齿技术特点进行了合理的钻头冠部形状设计、切削结构设计和水力结构设计。结合目前胎体PDC钻头的制造工艺,设计制造了基于混合布齿技术的新型Φ215.9mm PDC钻头,相较于同尺寸常规钻头,单只钻头制造成本降低了721元。新型钻头在大庆地区南2区块进行了现场应用,钻头平均机械钻速38.6m/h,与常规钻头相比,提高了1.2m/h。     

钻进模拟试验装置及应用

介绍了破岩模拟试验装置。该装置可模拟不同井深（０～５ｋｍ）压力条件进行小井眼钻头实钻破岩或单齿破岩试验。利用此装置为提高塔里木泥岩地层机械钻速所进行的室内试验研究。试验得出泥岩的三轴抗压强度随围压的增加而增加；在相同切深条件下，９０°夹角圆弧顶（弧弦长３～５ｍｍ）的ＰＤＣ楔形齿切割切削比功最小。而圆齿比功最大。     

煤层底板灰岩层注浆定向水平井用PDC钻头个性化设计

针对煤层底板灰岩层定向水平注浆井钻进工艺特点及灰岩层地层特性,通过分析现场地质特征及构造、钻孔设计以及井身结构等特点,对拟钻地层特性、钻进工艺以及常规钻头磨损情况进行研究,对钻头剖面形状、切削齿排布、切削齿安装角度以及金刚石复合片优选进行优化设计。新设计钻头采用抛物线剖面,极限密度布齿并针对关键部位增加后备齿加强的方案,降低钻头关键部位磨损,提高钻头攻击性,以通过数值模拟分析异形切削齿破岩效率,以强化鼻部切削齿,提高钻头抗冲击韧性,防止钻头冲击破坏。采用优化设计的钻头进行现场试验,使用寿命较常规PDC钻头提高58.18%|复合钻进平均速度较常规PDC钻头提高50%|定向钻进平均速度较常规PDC钻头提高56.52%,实现了灰岩层底板注浆施工优快钻井需求,为硬岩裂隙地层定向井钻进施工提供了钻头设计方案,为同类地层注浆井的施工提供了技术支撑。     

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。