PDC鉆頭抗渦動分析研究.pdf

1、20世紀90年代以來，科研工作者逐步認識到PDC鉆頭渦動是影響其壽命和使用效果的主要原因之一。因此，對PDC鉆頭抗渦動的深入研究對提高鉆頭壽命顯得尤為重要。本文通過對鉆頭轉(zhuǎn)動分析找出其渦動的原因及危害。通過對鉆頭冠部設(shè)計輪廓進行比較，選用穩(wěn)定性較好的直線—拋物線冠部剖面，并按照等間距原則布齒。運用圓柱坐標系建立了描述PDC鉆頭幾何結(jié)構(gòu)和切削齒工作面輪廓方程，得到鉆頭切削面積的計算方法，并結(jié)合鉆頭的力學(xué)模型求得PDC鉆頭各個切削齒的側(cè)向力

2、，進而求得鉆頭的總側(cè)向力。用等效質(zhì)量方法將鉆桿的質(zhì)量等效到鉆頭上，將所求得的側(cè)向力施加在鉆頭上，應(yīng)用多種力學(xué)原理推導(dǎo)出鉆頭在井底的渦動方程，對鉆頭在井底的運動軌跡進行仿真。同時編寫了PDC鉆頭冠部設(shè)計程序和渦動計算程序，通過該程序求出鉆頭的冠部曲線方程和各個切削參數(shù)，并帶入PDC鉆頭的力學(xué)模型計算其側(cè)向力，最后應(yīng)用渦動方程計算PDC鉆頭在井底的運動軌跡，進而提出減小PDC鉆頭在井底渦動的使用措施。設(shè)計了冠部為直線—拋物線的五刀翼PDC鉆