針對(duì)PDC鉆頭在鉆進(jìn)致密礫巖層中磨損嚴(yán)重的問(wèn)題,建立了雙切削齒PDC鉆頭簡(jiǎn)化模型,采用Archard磨損模型并通過(guò)有限元軟件對(duì)PDC鉆頭切削齒的破巖過(guò)程進(jìn)行模擬,研究了PDC鉆頭切削齒的后傾角、溫度、線速度和鉆壓對(duì)切削齒磨損量的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:切削齒磨損量在后傾角為15°～20°之間時(shí)增長(zhǎng)速度平緩,在20°時(shí)達(dá)到最大值;切削齒磨損量在溫度達(dá)到300℃后增長(zhǎng)速度迅速加快;線速度和鉆壓與鉆頭切削齒的磨損量成正比關(guān)系。最后采用正交試驗(yàn)法進(jìn)行敏感度分析,發(fā)現(xiàn)對(duì)鉆頭磨損量影響程度由大到小依次為線速度、切削齒后傾角、溫度和鉆壓。該研究對(duì)PDC鉆頭在礫巖層中鉆進(jìn)時(shí)合理調(diào)節(jié)鉆井參數(shù)以及延長(zhǎng)鉆頭使用壽命具有一定的指導(dǎo)意義。 

【文章來(lái)源】：石油機(jī)械. 2020,48(07)北大核心

【文章頁(yè)數(shù)】：6 頁(yè)

【部分圖文】：

圖2 雙切削齒PDC鉆頭簡(jiǎn)化模型

有限元網(wǎng)格模型

PDC鉆頭的磨損主要是鉆頭對(duì)巖石進(jìn)行沖擊剪切破碎時(shí)造成的切削齒復(fù)合片的磨損。造成PDC切削齒的磨損主要分為內(nèi)在因素和外在因素，內(nèi)在因素包括切削齒自身的材料、結(jié)構(gòu)及加工工藝，外在因素主要是機(jī)械載荷和溫度。機(jī)械載荷導(dǎo)致的磨損，從宏觀上看主要是使切削齒內(nèi)部產(chǎn)生裂紋并擴(kuò)展，從微觀上看主要是滑動(dòng)摩擦?xí)r微小磨粒在摩擦表面造成的微觀切削、擠壓剝落及疲勞破壞等磨粒磨損，以及切削齒復(fù)合片里的聚晶金剛石顆粒脫落。工作時(shí)的溫度也會(huì)造成切削齒的硬度降低及熱磨損，從而加速鉆頭磨損[7]。目前使用廣泛并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證的磨損計(jì)算模型主要是以英國(guó)J.F.ARCHARD教授為代表的Archard模型[8]。Archard磨粒磨損[9]理論模型如圖1所示。假設(shè)磨粒為圓錐體，半角為θ，壓入深度為h，則壓入部分投影面積A為:


本文編號(hào)：3250343