锥形PDC单齿破岩试验研究_邹德永.pdf

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1、第４３卷第１期石油钻探技术Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．１２０１５年１月ＰＥＴＲＯＬＥＵＭＤＲＩＬＬＩＮＧＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳＪａｎ．，２０１５钻采机械ｄｏｉ：１０．１１９１１／ｓｙｚｔｊｓ．２０１５０１０２１锥形ＰＤＣ单齿破岩试验研究邹德永，郭玉龙，赵建，陈修平，王家骏，于金平（中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛２６６５８０）摘要：为优化锥形ＰＤＣ齿钻头的结构设计并提高其钻进硬地层的能力，通过锥形ＰＤＣ切削齿在玄武岩上的破岩试验，分析了切削角、锥顶角及钻压等因素对锥形ＰＤＣ切削齿破岩效率的影响

2、规律。结果表明：锥形ＰＤＣ齿适合其锥尖指向钻头轴线安装在钻头上；随着切削角增大，切削深度先增大后减小，当切削角为２５°时，切削深度最深；破碎相同体积的岩石，锥顶角小的锥形ＰＤＣ齿所需的水平切削力小，更易破碎岩石；切削深度与钻压呈指数关系，随着钻压增加而增大。试验结果可为锥形ＰＤＣ齿钻头结构设计提供依据。关键词：聚晶金刚石复合片钻头锥形切削齿破岩切削角锥顶角切削深度中图分类号：ＴＥ９２１＋．１文献标识码：Ａ文章编号：１００１－０８９０（２０１５）０１－０１２２－０４ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌＳｔｕｄ

3、ｙｏｎＲｏｃｋＢｒｅａｋｉｎｇｏｆＣｏｎｉｃａｌＰＤＣＣｕｔｔｅｒＺｏｕＤｅｙｏｎｇ，ＧｕｏＹｕｌｏｎｇ，ＺｈａｏＪｉａｎ，ＣｈｅｎＸｉｕｐｉｎｇ，ＷａｎｇＪｉａｊｕｎ，ＹｕＪｉｎｐｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ（Ｈｕａｄｏｎｇ），Ｑｉｎｇｄａｏ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ，２６６５８０，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｏｐｔｉｍｉｚｅｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＰＤＣｂｉｔｓａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅ

4、ｉｒｂｒｅａｋｉｎｇｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｉｎｈａｒｄｆｏｒｍａｔｉｏｎｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｓｏｆｃｕｔｔｉｎｇａｎｇｌｅ，ｃｏｎｅａｐｅｘａｎｇｌｅ，ｗｅｉｇｈｔｏｎｂｉｔ（ＷＯＢ）ａｎｄｏｔｈｅｒｆａｃｔｏｒｓｏｆｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｏｆｃｏｎｉｃａｌＰＤＣｃｕｔｔｅｒ，ｔｈｒｏｕｇｈｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｗｉｔｈｂａｓａｌｔ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅｃｏｎｉｃａｌｃｕｔｔｅｒｗａｓｂｅｔｔｅｒｔｏｂｅｉｎｓｔａｌｌｅｄｏｎｔ

5、ｈｅｂｉｔｗｉｔｈｉｔｓｐｒｏｎｇｐｏｉｎｔｉｎｇｔｈｅｂｉｔａｘｉｓ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇａｎｇｌｅ，ｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｆｉｒｓｔａｎｄｔｈｅｎｄｅｃｒｅａｓｅｄ－ｔｏｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｗｈｅｎｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇａｎｇｌｅｗａｓ２５°．ＴｈｅｃｏｎｉｃａｌＰＤＣｃｕｔｔｅｒｗｉｔｈｓｍａｌｌｃｏｎｅａｐｅｘａｎｇｌｅｒｅｑｕｉｒｅｄｓｍａｌｌｅｒｆｏｒｃｅｔｏｂｒｅａｋｔｈｅｓａｍｅｖｏｌｕｍｅｏｆｒｏｃｋａｎｄｔｈｅｃｕｔｔ

6、ｉｎｇｄｅｐｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅＷＯＢｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｌｙ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉ－ｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆａｃｏｎｉｃａｌＰＤＣｂｉｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＤＣｂｉｔ；ｃｏｎｉｃａｌｃｕｔｔｅｒ；ｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇ；ｃｕｔｔｉｎｇａｎｇｌｅ；ｃｏｎｅａｐｅｘａｎｇｌｅ；ｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈ目前，常规ＰＤＣ钻头主要用于钻进软到中硬地［１－２］层，而在硬地层中的钻进效果不太理想。其中，１锥形ＰＤＣ单

7、齿破岩试验犁切型ＰＤＣ钻头，采用异于常规ＰＤＣ的锥形ＰＤＣ１．１试验装置齿作为切削齿，已在国外实验室以及一些现场钻进硬地层试验中取得了很好的破岩效果，具备了钻进试验装置由ＺＸＴＭ－４０钻铣床（经过特殊改［３－７］硬地层的能力。但是，国内外关于锥形ＰＤＣ齿破岩规律的研究尚属空白，需进一步探索和研收稿日期：２０１４－０６－０９；改回日期：２０１４－１２－０２。［８－１３］。为此，笔者通过锥形ＰＤＣ齿破岩试验对锥作者简介：邹德永（１９６２—），男，山东威海人，１９８４年毕业于华究东石油学院钻井工程专业

8、，１９８８年获石油大学（北京）油气井工程专形ＰＤＣ齿在不同切削角、齿形及钻压下的破岩规律业硕士学位，２００４年获石油大学（华东）油气井工程专业博士学位，进行了分析，以期优选出破岩效率高的齿形及切削教授，博士生导师，主要从事油气井工程方面的教学与科研工作。联系方式：（０５３２）８６９８３２７６，ｚｏｕｙａｎ＠ｕｐｃ．ｅｄｕ．ｃｎ。角，为锥形ＰＤＣ齿钻头的优化设计提供依据，满足基金项目：国家“十二五”科技重大专项“中东富油气区复杂地层深井钻进硬地层提速的迫切需求。井筒关键技术”（编号：２０１１ＺＸ０