【摘要】：本文針對現(xiàn)有金剛石鉆頭存在的巖屑粒度過小不易判斷地層巖性,機械鉆速低、壽命短等問題,提出一種新型金剛石鉆頭——環(huán)槽式金剛石鉆頭。環(huán)槽式金剛石鉆頭通過在切削齒覆蓋設計中設置空白環(huán)帶,從而使井底形成易于脆性、體積性破碎的環(huán)形巖脊,從而實現(xiàn)增大造屑粒度、提高破巖效率的目的。針對環(huán)槽式鉆頭的結構特點及基本工作原理,本文開展了不同巖性、不同尺寸巖脊條件下,牙齒的單齒靜壓和PDC齒刮切實驗的單元實驗;設計制造了全尺寸的環(huán)槽式PDC實驗鉆頭,并進行了環(huán)槽式PDC鉆頭與常規(guī)PDC鉆頭的室內鉆巖對比實驗;結合有限元仿真分析方法,分析了環(huán)槽式金剛石鉆頭的破巖機理。在鉆頭結構及工作原理研究中,分別就其結構特點、破巖機理、鉆井效率、鉆頭穩(wěn)定性幾個方面進行分析研究。理論和實驗研究結果表明,環(huán)槽式PDC鉆頭在破巖過程中產生的巖屑尺寸明顯大于常規(guī)PDC鉆頭,鉆頭穩(wěn)定性高,且破巖效率明顯高于常規(guī)PDC鉆頭;在單元實驗研究中分別就不同巖性、不同尺寸巖脊、PDC齒不同側傾角幾個方面進行分析研究。實驗和仿真分析結果表明,巖脊的產生能夠極大的提高切削齒的侵入能力和破巖效率,同時有利于提高鉆頭的穩(wěn)定性;通過室內實驗研究發(fā)現(xiàn),環(huán)槽式PDC鉆頭體積破碎效果明顯、鉆進效率高。本文基于實驗和仿真手段進行環(huán)槽式金剛石鉆頭破巖機理的研究,不僅認識了巖脊條件巖石破碎的內在機理,揭示了巖脊尺寸對巖石破碎的影響規(guī)律,也驗證了環(huán)槽式金剛石鉆頭的可行性和實用價值,為后續(xù)鉆頭的設計提供了重要的理論基礎和實驗依據,具有較高的理論價值和較大的工程意義。
【圖文】：

圖１－２旋轉齒ＰＤＣ鉆頭模型圖逡逑２、ＰＤＣ

圖１－１邋ＯＮＹＸ－３６０
【學位授予單位】：西南石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：P634.41

【參考文獻】

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本文編號：2597162