锥形齿PDC钻头台架试验研究
PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨
PDC钻头钻井条件下的地质录井技术探讨PDC钻头是一种常用于石油钻井的特殊钻头，它能够在复杂地质条件下高效地完成钻井作业。
地质录井技术则是用于记录和分析地层岩石特征、井壁稳定性和油气藏性质等信息的技术。
本文将针对PDC钻头钻井条件下的地质录井技术进行探讨，探讨PDC钻头对地质录井技术的影响和优化方法，以及应对PDC钻头钻井条件下的地质风险。
一、PDC钻头的特点及适用条件PDC（Polycrystalline Diamond Compact）钻头是一种利用工业合成金刚石切削岩层的钻头，其具有高硬度、耐磨损、良好的钻进速度和稳定的性能。
PDC钻头适用于钻探中硬、脆性差的地层，在钻探深度和速度上具有明显优势。
PDC钻头特点主要有以下几点：1. 高硬度。
PDC钻头具有硬度非常高的切削齿，可以快速穿过硬质地层，提高钻井效率。
2. 耐磨损。
PDC钻头的切削齿采用坚硬的金刚石，耐磨损性强，能够长时间保持切削效果。
4. 适用范围广。
PDC钻头适用于各种地质条件下的钻井作业，尤其在硬质地层和高速钻井条件下表现出色。
二、PDC钻头对地质录井技术的影响PDC钻头钻井条件下的地质录井技术面临着一些挑战和影响，主要表现在以下几个方面：1. 钻井速度快。
PDC钻头具有快速的钻井速度，地质录井过程受到了时间压力和快速变化的地层条件的影响，需要及时准确地记录和分析地质信息。
2. 井壁稳定性差。
PDC钻头在钻井过程中可能会出现井壁稳定性差的情况，需要及时调整录井技术和井壁加固措施。
3. 地层岩石特征记录不清。
PDC钻头对地层岩石进行破碎切削，有时会导致地质录井设备无法准确记录地层岩石特征，需要寻求记录技术的改进和优化。
4. 油气藏性质分析受到影响。
PDC钻头钻井可能会产生较多的岩屑，并对地层中的油气藏性质产生影响，需要对录井技术进行适当改进。
2. 适时进行录井操作。
鉴于PDC钻头的快速钻进速度，地质录井人员需要密切配合钻井工程师，适时进行记录和分析操作，确保录井数据的准确性和完整性。
27294715_ＰＤＣ_钻头异形切削齿研究进展
２０２２年第５１卷第４期第７６页石油矿场机械犗犐犔 犉犐犈犔犇 犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２２，５１（４）：７６ ８３文章编号：１００１ ３４８２（２０２２）０４ ００７６ ０８犘犇犆钻头异形切削齿研究进展王光明１，李 达２，倪骁骅３（１．江苏油田矿业开发有限公司，江苏扬州２２５０１２；２．盐城市金巨石油机械制造有限公司，江苏盐城２２４０５２；３．盐城工学院汽车工程学院，江苏盐城２２４００７）①摘要：为满足不同硬度、强研磨性及非均质地层岩石的需要，提高钻井效率，国外一些公司在ＰＤＣ钻头常规圆柱状切削齿的基础上持续创新，研发了一系列创新型几何设计的新型ＰＤＣ钻头异形切削齿。
介绍了脊形切削齿、楔（Ｖ）形切削齿、凿形切削齿和其他异形齿的结构和性能。
个性化异形切削齿是未来发展的主要方向，深入开展常规圆柱状切削齿和各种异形切削齿混合式个性化ＰＤＣ钻头的研发，对钻头的切削结构进行优化，合理布置各种切削齿，充分发挥各自的优势，以解决深部地层可钻性差导致的机械钻速慢、钻井效率低的难题。
关键词：ＰＤＣ钻头；异形切削齿；研究进展中图分类号：ＴＥ９２１．１ 文献标识码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３４８２．２０２２．０４．０１１犗狏犲狉狊犲犪狊犚犲狊犲犪狉犮犺犘狉狅犵狉犲狊狊狅犳犛狆犲犮犻犪犾 犛犺犪狆犲犱犆狌狋狋犲狉狊犳狅狉犘犇犆犅犻狋ＷＡＮＧＧｕａｎｇｍｉｎｇ１，ＬＩＤａ２，ＮＩＸｉａｏｈｕａ３（１．犑犻犪狀犵狊狌犗犻犾犳犻犲犾犱犕犻狀犻狀犵犇犲狏犲犾狅狆犿犲狀狋犆狅．，犔狋犱．，犢犪狀犵狕犺狅狌２２５０１２，犆犺犻狀犪；２．犢犪狀犮犺犲狀犵犑犻狀犼狌犘犲狋狉狅犾犲狌犿犕犪犮犺犻狀犲狉狔犕犪狀狌犳犪犮狋狌狉犻狀犵犆狅．，犔狋犱．，犢犪狀犮犺犲狀２２４０５２，犆犺犻狀犪；３．犛犮犺狅狅犾狅犳犃狌狋狅犿狅狋犻狏犲犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵，犢犪狀犮犺犲狀犵犐狀狊狋犻狋狌狋犲狅犳犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔，犢犪狀犮犺犲狀２２４００７，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍｅｅｔｔｈｅｎｅｅｄｓｏｆｒｏｃｋｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｈａｒｄｎｅｓｓ，ｓｔｒｏｎｇａｂｒａｓｉｖｅｎｅｓｓ，ａｎｄｈｅｔｅｒｏｇｅｎｅｏｕｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ａｎｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｄｒｉｌｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｓｏｍｅｆｏｒｅｉｇｎｃｏｍｐａｎｉｅｓｈａｖｅｉｎｎｏｖａ ｔｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｃｕｔｔｅｒｓｏｆＰＤＣｂｉｔｓ，ａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｓｅｒｉｅｓｏｆｉｎｎｏｖａ ｔｉｖｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｄｅｓｉｇｎｏｆｎｅｗＰＤＣｂｉｔｓｐｅｃｉａｌ ｓｈａｐｅｄｃｕｔｔｅｒｓ．Ｔｈｅｒｉｄｇｅｄｃｕｔｔｅｒｓ，ｔｈｅｓｃｒｉｂｅ（Ｖ）ｃｕｔｔｅｒｓ，ｔｈｅｃｈｉｓｅｌ ｓｈａｐｅｄｃｕｔｔｅｒｓａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｃｕｔｔｅｒｓｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｚｅｄｓｐｅｃｉａｌ ｓｈａｐｅｄｃｕｔｔｅｒｉｓｔｈｅｍａｉｎｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｆｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｓｌｏｗｄｒｉｌｌｉｎｇｓｐｅｅｄａｎｄｌｏｗｄｒｉｌｌｉｎｇｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｃａｕｓｅｄｂｙｐｏｏｒｄｒｉｌｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｄｅｅｐｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｉｚｅｄＰＤＣｂｉｔｓｗｉｔｈｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｙｌｉｎｄｒｉｃａｌｃｕｔｔｅｒｓａｎｄｖａｒｉｏｕｓｓｐｅｃｉａｌ ｓｈａｐｅｄｃｕｔｔｅｒｓｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔ，ａｎｄｔｈｅｃｕｔｔｉｎｇｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｂｉｔｓｗａｓｏｐｔｉｍｉｚｅｄ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ＰＤＣｂｉｔ；ｓｐｅｃｉａｌ ｓｈａｐｅｄｃｕｔｔｅｒ；ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓ 切削齿是ＰＤＣ钻头的基本切削单元，其性能极大影响着ＰＤＣ钻头的机械钻速和使用寿命。
PDC钻头模具三维设计和数控加工技术研究与应用(1)
PDC钻头模具三维设计和数控加工技术研究与应用摘要本文对PDC钻头模具三维设计和数控加工一体化技术的方法、步骤和相关工艺技术进行了研究。
解决了PDC钻头模具辅助设计二维数据的三维转化问题，提出了模具三维造型和参数化开发的方法，并应用CAD／CAM系统软件PRO／E建立了PDC钻头模具三维模型，应用PRO／PROGRAM(程序)开发模块进行PDC钻头模具造型的参数化开发，并编制了相应的参数化开发软件，提高了PDC钻头模具造型速度和准确性。
在建立PDC钻头模具三维造型的基础上，确定了模具数控加工工艺，摸索出一套利用PRO／E软件进行PDC钻头模具计算机辅助制造的方法和步骤，实现了PDC钻头模具一次装卡、一次成形的高精度自动化数控加工技术。
关键词 PDC钻头模具三维设计数控加工技术 CAD／CAM 聚晶金刚石复合片钻头(简称PDC钻头)由钻头体、接头组成，根据钻头体按材料的不同分为胎体PDC钻头和钢体PDC钻头。
胎体PDC钻头的钻头体是采用铸造碳化钨粉和浸渍料经无压浸渍烧结而成的。
钻头体形状是通过模具的形状而间接实现的。
模具由底模、中模和上模三部分组成。
模具的中模和上模的设计与加工都很容易实现。
但底模是具有复杂曲面特征的实体，PDC钻头的冠部形状参数、切削齿位置和方向参数、水力结构参数等都是通过底模的形状来实现的。
因此底模的设计和加工是模具设计和加工中最重要的一部分，其设计的好坏和加工的精度都直接关系到钻头的最终使用效果。
高质量的模具是保证PDC钻头质量的关键因素之一。
目前国内PDC钻头模具的形成主要有三种方法。
第一种(应用最多的，如图1所示)是利用普通车床车削形成钻头冠部形状，依靠分度头手工划线定位、普通万能铣床铣削完成切削齿和水眼的加工，再通过手工修模完成水力结构的造型等多道工序完成的。
这种加工方法的缺点是工人劳动强度大、加工精度低、人为误差大，难以控制和保证质量，很难达到设计的要求。
第二种是数控加工，利用数控机床加工形成钻头的冠部形状和切削齿的定位，然后再通过手工修模或者粘上相应形状成形的水力结构(粘上以后也要进行一定的手工修理)而最后形成模具的。
PDC_钻头齿的破岩机理和性能测试方法研究现状
PDC钻头齿的破岩机理和性能测试方法研究现状李彦操（中石化胜利油田分公司, 工程技术管理中心, 山东东营 257000）摘要 聚晶金刚石复合片（polycrystalline diamond compact，PDC）钻头，是钻井工程中主要破岩工具之一。
PDC钻头切削齿的破岩效率、耐磨性、热稳定性和抗冲击性等性能指标对PDC钻头的使用效果影响很大，相关研究在国内外备受关注。
本文总结了国内外有关PDC钻头齿破岩机理和性能测试的实验装置、测试方法等代表性成果，按照PDC钻头齿与岩石相互作用的方式，相关实验主要包括5大类：PDC钻头齿直线切削实验、旋转切削实验、落锤冲击实验、PDC钻头单齿静压实验以及全尺寸PDC钻头实验；按照测试目的，又可分为PDC钻头齿的破岩机理和性能测试2大类。
通过调研分析这些实验研究的优缺点，以期为PDC钻头齿的研究与优化、PDC钻头的整体个性化设计等提供参考。
关键词 PDC钻头齿；直线切削实验；旋转切削实验；落锤冲击实验；PDC单齿静压实验；全尺寸PDC 钻头实验中图分类号 TQ164; TG74; TG58 文献标志码 A 文章编号 1006-852X(2023)05-0553-15DOI码 10.13394/ki.jgszz.2023.0155收稿日期 2023-08-01 修回日期 2023-08-16自2000年起，随着科研人员对PDC钻头齿破岩机理的深化理解和超硬材料科学与生产工艺的不断进步，PDC钻头在石油和天然气钻井工程中的应用逐渐普及。
如今，PDC钻头在油气钻井领域占据了超过80%的市场份额，贡献了90%以上的全球钻井进尺，几乎成为全球高端钻头市场的主导力量[1]。
PDC钻头齿的技术进步极大地推动了油气钻井工程的效益增长，然而，其有限的耐磨性、热稳定性和抗冲击性仍是制约PDC钻头齿更广泛应用的因素。
因此，研究PDC钻头齿本身的材料特性及其破岩机理，存在着广阔的创新空间和潜力巨大的工业应用前景。
pdc钻头分析
PDC钻头英文：Polycrystalline Diamond Compact聚晶金刚石复合片钻头的简称。
是石油钻井行业常用的一种钻井工具。
PDC产品性能不断改进。
在过去的几年间，PDC切削齿的质量和类型都发生了巨大的变化。
如果将２０世纪８０年代的齿与当今的齿进行比较的话，差异是相当大的。
由于混合工艺与制造工艺的变化，当今的切削齿的质量性能要好得多，使钻头的抗冲蚀以及抗冲击能力都大为提高。
工程师们还对碳化钨基片与人造金刚石之间的界面进行了优化，以提高切削齿的韧性。
层状金刚石工艺方面的革新也被用于提高产品的抗磨蚀性和热稳定性。
除了材料和制造工艺方面的发展以外，PDC产品在齿的设计技术和布齿方面也实现了重大的突破。
现在，PDC产品已可被用于以前所不能应用的地区，如更硬、磨蚀性更强和多变的地层。
这种向新领域中的扩展，对金刚石（固定切削齿）钻头和牙轮钻头之间的平衡发生了很大的影响。
8-1/2TD164A 4刀翼PDC钻头2TD194B 4刀翼PDC钻头8-1/2TD165A 5刀翼PDC钻头8-1/2TD196A 6刀翼PDC钻头9TD195A5刀翼PDC钻头9-1/2TD166A 6刀翼PDC钻头最初，PDC 钻头只能被用于软页岩地层中，原因是硬的夹层会损坏钻头。
但由于新技术的出现以及结构的变化，目前PDC 钻头已能够用于钻硬夹层和长段的硬岩地层了。
PDC 钻头正越来越多地为人们所选用，特别是随着PDC 齿质量的不断提高，这种情况越发凸显。
由于钻头设计和齿的改进，PDC 钻头的可定向性也随之提高，这进一步削弱了过去在马达钻井中牙轮钻头的优势。
目前，PDC 钻头每天都在许多地层的钻井应用中排挤掉牙轮钻头的市场。
PDC 钻头厚层砾岩钻进技术探索与实践:为了降低海上钻井作业成本、提高作业效率,开发了PDC 钻头厚层砾岩钻进技术.在保持普通PDC 钻头快速切削性能的基础上,通过优选新型高强度PDC 切削 齿、改进钻头切削结构提高钻头的整体强度,通过采用后倾角渐变、力平衡设计、加强切削齿保护等方法提高钻头的稳定性,并且在使用中通过优化钻具组合、采用 合理的钻井参数和"中低排量-中低转速-中高钻压"的平稳钻进模式预防PDC 钻头在砾岩段的先期破坏,有效延长了钻头在砾岩钻进中的寿命.应用该技术实现 了用PDC 钻头在辽东湾一次性钻穿馆陶组和东营组上部疏松地层中垂厚近80 m 的砾岩段,有的井钻穿砾岩段后又直接钻下部中硬地层至完钻井深.采用PDC 钻头厚层砾岩钻进技术,可以大量节省海上钻井作业时间,显著降低钻井费用.PDC 钻头工程技术措施石油钻井装备:1）、首先做好PDC 钻头的选型工作，钻头水眼、流道设计应利于排屑；2）、下入PDC 钻头之前，应充分循环泥浆，清洗井眼，防止起钻后滞留在井眼内的钻屑继续水化分散；3)、下钻时钻头不断刮削井壁，井壁上的泥饼或滞留于井内的钻屑会在钻头下堆积，到一定程度便会压实在钻头上，那么下钻中途进行循环，将钻头 冲洗干净也是有其必要的；4）、下钻过程中还应适当控制速度，防止钻头突然冲入砂桥，钻进一堆烂泥中；另外如果速度恰当，PDC 钻头会顺着上一只钻头所钻的螺旋形井眼轨道行 进，而不是在井壁上划拉下大量泥饼。
PDC钻头的主要几何参数对其力学性能影响的研究的开题报告
PDC钻头的主要几何参数对其力学性能影响的研究的开题报告1. 研究背景随着石油钻探技术的不断发展，钻头作为石油钻井中不可或缺的元件，在其设计制造中有着重要的地位。
其中，PDC钻头的优点在于其硬度高、磨损耐用，能够提高钻头在钻探中的效率和稳定性。
然而，PDC钻头的设计仍然存在一些难点，其中主要就是如何通过主要几何参数的调整来影响PDC钻头的力学性能，以便更好地适应不同的钻探工况。
2. 研究目的本研究旨在通过分析PDC钻头的主要几何参数，探究这些参数对其力学性能的影响规律，从而为PDC钻头的优化设计提供更为准确的理论依据。
3. 研究内容（1） PDC钻头的主要几何参数：PDC钻头的主要几何参数包括刀翼角度、刀翼间距、齿长宽比等。
本研究将分析这些几何参数的影响规律并探究它们之间的相互关系。
（2） PDC钻头的力学性能：PDC钻头的力学性能主要包括切削力、转矩、抗磨性等。
本研究将通过实验测试、数值模拟等方法，分析不同几何参数对其力学性能的影响规律。
（3）参数优化设计：基于以上研究结果，本研究将提出一种适用于PDC钻头的参数优化设计方案，以提高钻头在钻探过程中的效率和稳定性。
4. 研究方法（1）实验测试法：通过设计一套合理的实验装置，对不同几何参数的PDC钻头进行力学性能测试。
（2）数值模拟法：通过建立PDC钻头的数值模型，对其力学性能进行仿真分析，以探究不同几何参数对其力学性能的影响。
（3）统计分析法：通过对实验数据和数值模拟结果进行统计分析，探究不同几何参数之间的相互关系，并确定最优几何参数。
5. 预期成果（1）对PDC钻头主要几何参数与力学性能之间的关系进行全面深入的探究，揭示其内在规律。
（2）提出一套适用于PDC钻头的参数优化设计方案，以提高钻头在钻探过程中的效率和稳定性。
（3）为PDC钻头的制造企业提供更为科学的理论指导和技术支持，促进其技术创新和产业发展。
ＰＤＣ 钻头单齿重叠切削特性试验研究
２０２２年第５１卷第３期第５２页石油矿场机械犗犐犔 犉犐犈犔犇 犈犙犝犐犘犕犈犖犜２０２２，５１（３）：５２ ５９文章编号：１００１ ３４８２（２０２２）０３ ００５２ ０８犘犇犆钻头单齿重叠切削特性试验研究刘 忠１，胡信阳１，李 劲２，赵 航１，胡 伟１，杨嘉祥３（１．中国石油大学（北京），北京１０２２４９；２．中国石油集团工程技术研究院有限公司，北京１０２２０６；３．中国石油大学（北京） 克拉玛依校区，新疆克拉玛依８３４０００）摘要：为了更加深入的研究ＰＤＣ齿切削已受损岩石的破岩规律，利用室内ＰＤＣ单齿破岩试验的方法，对常规ＰＤＣ齿和锥形ＰＤＣ齿进行单齿重叠切削岩石对比试验，研究２种齿形重叠切削岩石后的力响应与破岩比功变化规律。
研究结果表明：随着重叠切削进行，常规ＰＤＣ齿与锥形ＰＤＣ齿受力均增加，平均增加７９．７５％与３６．５％。
常规ＰＤＣ齿的破岩比功总体呈下降趋势，平均下降２０．５％，下降幅度随切削深度增加而减小。
锥形ＰＤＣ齿的破岩比功在重叠切削中总体呈上升趋势，平均上升１９．９％，上升幅度随切削深度增加而增大。
试验结果可为ＰＤＣ钻头的布齿结构设计提供指导。
关键词：ＰＤＣ钻头；锥形齿；切削；性能试验中图分类号：ＴＥ９２１．１０７ 文献标识码：Ａ 犱狅犻：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１ ３４８２．２０２２．０３．００８犈狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾犛狋狌犱狔狅狀犛犻狀犵犾犲犜狅狅狋犺犗狏犲狉犾犪狆狆犻狀犵犆狌狋狋犻狀犵犆犺犪狉犪犮狋犲狉犻狊狋犻犮狊狅犳犘犇犆犅犻狋ＬＩＵＺｈｏｎｇ１，ＨＵＸｉｎｙａｎｇ１，ＬＩＪｉｎ２，ＺＨＡＯＨａｎｇ１，ＨＵＷｅｉ１，ＹＡＮＧＪｉａｘｉａｎｇ３（１．犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿 犅犲犻犼犻狀犵，犅犲犻犼犻狀犵１０２２４９，犆犺犻狀犪；２．犆犖犘犆犈狀犵犻狀犲犲狉犻狀犵犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔犚牔犇犆狅犿狆犪狀狔犔犻犿犻狋犲犱，犅犲犻犼犻狀犵１０２２０６，犆犺犻狀犪；３．犆犺犻狀犪犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔狅犳犘犲狋狉狅犾犲狌犿 犅犲犻犼犻狀犵犪狋犓犪狉犪犿犪狔，犓犪狉犪犿犪狔８３４０００，犆犺犻狀犪）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙｔｈｅｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇｌａｗｏｆＰＤＣｔｅｅｔｈｃｕｔｔｉｎｇｄａｍａｇｅｄｒｏｃｋ，ｂｙｕｓｉｎｇｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｄｏｏｒＰＤＣｓｉｎｇｌｅ ｔｏｏｔｈｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄ，ａｓｉｎｇｌｅ ｔｏｏｔｈｏｖｅｒ ｌａｐｐｅｄｒｏｃｋ ｃｕｔｔｉｎｇｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｔｅｓｔｗａｓｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｏｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＰＤＣｔｅｅｔｈａｎｄｃｏｎｉｃａｌＰＤＣｔｅｅｔｈ，ａｎｄｔｗｏｋｉｎｄｓｏｆｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇｔｅｓｔｓｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｆｏｒｃｅｒｅｓｐｏｎｓｅａｎｄｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇｓｐｅｃｉｆｉｃｗｏｒｋｃｈａｎｇｅｌａｗａｆｔｅｒｔｈｅｔｏｏｔｈｓｈａｐｅｏｖｅｒｌａｐｃｕｔｔｉｎｇｒｏｃｋｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｏｖｅｒｌａｐｐｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇ，ｔｈｅｆｏｒｃｅｏｆｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＰＤＣｔｅｅｔｈａｎｄｔｈｅｔａｐｅｒｅｄＰＤＣｔｅｅｔｈｉｎｃｒｅａｓｅｓ，ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆ７９．７５％ａｎｄ３６．５％．Ｔｈｅｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇｓｐｅｃｉｆｉｃｗｏｒｋｏｆｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌＰＤＣｔｅｅｔｈｓｈｏｗｅｄａｄｏｗｎｗａｒｄｔｒｅｎｄｏｎｔｈｅｗｈｏｌｅ，ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｄｅｃｒｅａｓｅｏｆ２０．５％，ａｎｄｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｅｒａｎｇｅｄｅｃｒｅａｓｅｄｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈ．Ｔｈｅｒｏｃｋ ｂｒｅａｋｉｎｇｓｐｅｃｉｆｉｃｗｏｒｋｏｆｔｈｅｃｏｎｉｃａｌＰＤＣｔｅｅｔｈｓｈｏｗｓａｎｏｖｅｒａｌｌｕｐｗａｒｄｔｒｅｎｄｉｎｏｖｅｒｌａｐ ｐｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇ，ｗｉｔｈａｎａｖｅｒａｇｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆ１９．９％，ａｎｄｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｒａｔｅｉｎｃｒｅａｓｅｓｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｕｔｔｉｎｇｄｅｐｔｈ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｇｕｉｄａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｔｈｅｔｏｏｔｈｌａｙｏｕｔｏｆｔｈｅ 收稿日期：２０２１ １１ ２３ 基金项目：新疆维吾尔族自治区２０１６年高层次人才引进工程（ＫＬ３２１７０３）和克拉玛依市高层次人才工作室资助 作者简介：刘 忠（１９６８ ），男，教授，２００２年毕业于华中科技大学机械制造及其自动化专业，现从事机械设计与石油天然气工程等方面的教学和科研工作，Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉｕｚｈｏｎｇ＠ｃｕｐ．ｅｄｕ．ｃｎ。
连续管钻井个性化PDC钻头降扭机理及试验研究
◀钻井技术与装备▶连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究∗杨高(中石油江汉机械研究所有限公司)杨高.连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０２４ꎬ５２(４):３３－４０.ＹａｎｇＧａｏ.ＴｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄｔｅｓｔｓｔｕｄｙｏｆＰＤＣｂｉｔｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２４ꎬ５２(４):３３－４０.摘要:由于连续管自身管径小㊁柔性大等特性ꎬ在进行井下钻进时容易导致摩擦自锁和管柱屈曲ꎬ存在钻压施加困难㊁进尺低下等问题ꎮ为提高连续管在低钻压情况下的钻进能力ꎬ个性化设计了连续管钻井专用小尺寸ＰＤＣ钻头ꎮ通过单齿切削试验㊁水平井钻柱微钻头破岩试验㊁全钻头破岩试验开展小尺寸ＰＤＣ钻头的降扭机理研究ꎬ对比不同齿形对破岩效果的影响ꎮ研究结果表明:在ＰＤＣ切削齿前倾角较小时ꎬ破碎相同体积的岩石ꎬ宽刃齿所受切削力平均值比常规齿小１０ ３５％~２４ ５６％ꎻ同机械钻速情况下ꎬ宽刃齿钻头的扭矩小于常规齿钻头ꎬ最高降扭３７ ６４％ꎻ同转速和钻压情况下ꎬ宽刃齿钻头最高降扭２８ ５８％ꎬ钻压越大ꎬ降扭效果越显著ꎮ个性化设计的宽刃齿ＰＤＣ钻头更适用于连续管实现低钻压㊁低扭矩㊁高转速破岩ꎮ研究结果可为改善连续管钻井技术在低钻压钻进时的适应性提供新的解决思路和理论支撑ꎮ关键词:连续管钻井ꎻＰＤＣ钻头ꎻ宽刃齿ꎻ降扭ꎻ托压中图分类号:ＴＥ９２１㊀文献标识码:Ａ㊀ＤＯＩ:１０ １６０８２/ｊ ｃｎｋｉ ｉｓｓｎ １００１－４５７８ ２０２４ ０４ ００５ＴｏｒｑｕｅＲｅｄｕｃｔｉｏｎＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＴｅｓｔＳｔｕｄｙｏｆＰＤＣＢｉｔＳｐｅｃｉａｌｌｙＤｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒＣｏｉｌｅｄＴｕｂｉｎｇＤｒｉｌｌｉｎｇＹａｎｇＧａｏ(ＪｉａｎｇｈａｎＭａｃｈｉｎｅｒｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＬｉｍｉｔｅｄＣｏｍｐａｎｙｏｆＣＮＰＣ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｄｕｅｔｏｓｍａｌｌｄｉａｍｅｔｅｒａｎｄｈｉｇｈｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇꎬｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｓｅｌｆ￣ｌｏｃｋｉｎｇａｎｄｂｕｃｋｌｉｎｇｅａｓ￣ｉｌｙｏｃｃｕｒｄｕｒｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇꎬｒｅｓｕｌｔｉｎｇｉｎｄｉｆｆｉｃｕｌｔＷＯＢａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｉｎｅｆｆｉｃｉｅｎｔＲＯＰａｃｃｏｒｄｉｎｇｌｙ.Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍ￣ｐｒｏｖｅｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｕｎｄｅｒｌｏｗＷＯＢꎬａｓｍａｌｌ￣ｓｉｚｅｄＰＤＣｂｉｔｕｓｅｄｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｗａｓｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄ.Ｂｙｍｅａｎｓｏｆｃｕｔｔｉｎｇｔｅｓｔｏｆｓｉｎｇｌｅｃｕｔｔｅｒꎬｍｉｃｒｏ￣ｂｉｔａｎｄｆｕｌｌ￣ｂｉｔｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｔｅｓｔｓｏｆｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｄｒｉｌｌｓｔｒｉｎｇꎬｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｍａｌｌ￣ｓｉｚｅｄＰＤＣｂｉｔｗａｓｓｔｕｄｉｅｄꎬａｎｄｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｕｔｔｅｒｓｈａｐｅｓｏｎｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｅｆｆｅｃｔｗｅｒｅｃｏｍｐａｒｅｄ.ＴｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｒａｋｅａｎｇｌｅｏｆＰＤＣｃｕｔｔｅｒｉｓｓｍａｌｌꎬｔｈｅａｖｅｒａｇｅｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｏｎｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒｉｓ１０ ３５％ｔｏ２４ ５６％ｓｍａｌｌｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｕｔ￣ｔｅｒｗｈｅｎｂｒｅａｋｉｎｇｒｏｃｋｓｏｆｔｈｅｓａｍｅｖｏｌｕｍｅ.ＡｔｔｈｅｓａｍｅＲＯＰꎬｔｈｅｔｏｒｑｕｅｏｆａｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒｂｉｔｉｓｌｏｗｅｒｔｈａｎｔｈａｔｏｆａｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｕｔｔｅｒｂｉｔꎬｗｉｔｈａｍａｘｉｍｕｍｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆ３７ ６４％.ＡｔｔｈｅｓａｍｅｒｏｔａｒｙｓｐｅｅｄａｎｄＷＯＢꎬｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｏｆａｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒｉｓ２８ ５８％ꎬａｎｄｔｈｅｇｒｅａｔｅｒｔｈｅＷＯＢꎬｔｈｅｍｏｒｅｏｂｖｉ￣ｏｕｓｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔｉｓ.ＴｈｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒＰＤＣｂｉｔｉｓｍｏｒｅｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂ￣ｉｎｇｔｏｒｅａｌｉｚｅｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｗｉｔｈｌｏｗＷＯＢꎬｌｏｗｔｏｒｑｕｅａｎｄｈｉｇｈｓｐｅｅｄ.ＴｈｅｓｔｕｄｙｒｅｓｕｌｔｓｐｒｏｖｉｄｅｎｅｗｓｏｌｕｔｉｏｎｓａｎｄｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｄｒｉｌｌｉｎｇｗｉｔｈｌｏｗＷＯＢ.３３ ㊀２０２４年㊀第５２卷㊀第４期石㊀油㊀机㊀械ＣＨＩＮＡＰＥＴＲＯＬＥＵＭＭＡＣＨＩＮＥＲＹ㊀㊀㊀∗基金项目:国家重点研发计划资助(２０２１ＹＦＢ３４０１４００)ꎻ中国石油集团工程技术研究院有限公司科学研究与技术开发课题 连续管侧钻短半径水平井技术研究 (ＣＰＥＴ２０２３０５)ꎮＫｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ(ＣＴＤ)ꎻＰＤＣｂｉｔꎻｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒꎻｔｏｒｑｕｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎꎻＷＯＢｃｏｎｇｅｓｔｉｏｎ０㊀引㊀言在过去的几十年中ꎬ石油和天然气工业经历了巨大的发展ꎮ随着主力油藏逐渐失去产能ꎬ国内外研究人员试图对老井进行改造ꎬ以此进一步挖掘剩余油气资源ꎮ连续管钻井技术凭借高作业效率㊁高安全性㊁低成本㊁小占地等诸多优点ꎬ被认为是油田提高采收率㊁进一步挖掘剩余油㊁稳产的重要措施ꎬ它适用于低渗透㊁薄油层等油藏的开发ꎬ成为油气开发降本增效的技术利器㊁老井挖潜增产的重要手段[１－６]ꎮ而随着页岩气平台井水平段长度的不断延伸ꎬ连续管无法使用钻铤来增大钻压ꎬ管径小㊁柔性大㊁滑动钻进等特点也使其在工程实际应用中存在一些局限性ꎮ随着裸眼段长度的增加ꎬ连续管由于弯曲而与井壁的接触面积增大ꎬ导致与井壁之间的摩擦力增加ꎬ产生螺旋屈曲的自锁现象ꎬ钻进过程中易出现弹簧效应ꎬ从而使连续管下放困难ꎬ钻压施加困难㊁不能有效传递到钻头ꎬ机械钻速低ꎮ研究表明ꎬø５０ ８ｍｍ连续管下入水平井段２０００ｍ左右基本就会发生螺旋锁定ꎬ导致连续管无法继续下入ꎬ不能达到目标深度[７－１０]ꎮ针对连续管钻井钻压传递困难导致机械钻速低的问题ꎬ大多数研究人员采用减小连续管与井壁之间的摩阻㊁增大井下压力这２种解决办法提高钻压ꎬ即在钻井液中加入润滑剂以及采用减阻工具进行减阻㊁研制不同尺寸和结构类型的水力增压工具[１１－１６]ꎮ国内主要使用在钻井液中加入润滑剂进行减阻ꎬ但润滑剂在高温和高压等复杂工况下性能会受到影响ꎻ国外采用油基钻井液或合成基钻井液来降低摩阻ꎬ但该类型钻井液成本较高ꎬ并且施工复杂ꎮ水力增压工具分为单级水力加压器和多级水力加压器ꎬ级数越多ꎬ所能提供的钻压越大ꎮ但水力增压工具级数越多ꎬ工具越复杂ꎬ工具构件之间的配合越容易出现问题ꎬ且增压器的外径受连续管管径的限制ꎬ无法同时满足增压效果和工具的工作效率ꎮ为此ꎬ本文采用个性化小尺寸ＰＤＣ钻头ꎬ从降低扭矩㊁提高转速进行破岩的角度来增强连续管钻井技术在低钻压情况下的钻进能力ꎮ开展单齿刮切试验ꎬ对常规齿和宽刃齿同体积破碎岩石的差异进行了研究ꎮ为验证个性化设计ＰＤＣ钻头高转速㊁低扭矩破岩的效果ꎬ进行了室内微钻进试验以及全钻头试验来验证宽刃齿钻头优越的破岩性能ꎮ研究结果有利于改善连续管钻井在钻压施加困难情况下的技术适应性ꎬ可为连续管实现高转速㊁低扭矩的破岩提供新思路ꎮ１㊀ＰＤＣ单齿切削力试验研究１ １㊀ＰＤＣ钻头切削齿选用使用连续管进行井下钻进时ꎬ由于连续管管径小的特点ꎬ需要小尺寸钻头配合其钻进ꎬ以便有效地破碎岩石且产生的岩屑较小[１７]ꎮ同时ꎬ不同的切削齿直径对破岩过程也有着显著影响:切削齿的齿径越大ꎬ其产生的岩屑尺寸越大ꎻ相同切深下ꎬ切削力随齿径的增大而增大ꎬ且小齿径比大齿径受力更为均匀[１８－１９]ꎮ故采用小尺寸直径的ＰＤＣ切削齿ꎬ齿形拟选用直径９ｍｍ的常规齿和宽刃齿ꎮ宽刃齿[２０]是在常规齿的基础上ꎬ垂直于切削面切除部分金刚石和基底ꎬ形成直线切削刃口ꎬ如图１所示ꎮ在切削岩石的过程中ꎬ宽刃齿与岩石的接触线为一条与其直刃口宽度相同的直线ꎬ而常规齿的齿面轮廓投影为一条圆弧状ꎮ切削齿在压入岩石时会因为切削刃的形状不同而形成不同的接触线ꎬ因此ꎬ宽刃齿特殊的齿面结构使其破岩过程和常规齿相比存在很大的区别ꎮ图１㊀宽刃齿模型图Ｆｉｇ １㊀Ｍｏｄｅｌｏｆｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒ依据胡莉等[２１]㊁ＹＡＮＧＢ 等[２２]基于比钻压的宽刃齿破岩机理研究ꎬ宽刃齿的刃边上比钻压较为均衡ꎻ而常规齿比钻压分布规律呈抛物线ꎬ越靠近齿刃底部其比钻压越大ꎬ依次向两边减小ꎮ在破岩机理上ꎬ宽刃齿若达到岩石临界破碎压力ꎬ则宽刃齿刃口均能吃入岩石ꎻ而常规齿底部周围达到了岩石临界破碎压力ꎬ其而齿刃边沿区域没达到岩石临界破碎压力ꎬ岩石仍将处于弹性变形状态ꎮ因此ꎬ４３ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第４期在破岩过程中ꎬ常规齿只有一部分吃入岩石ꎬ而宽刃齿整体吃入岩石ꎬ故破碎相同体积的岩石时ꎬ宽刃齿所受切削力小于常规齿ꎮ１ ２㊀单齿切削试验为验证宽刃齿的破岩机理ꎬ同时比较常规齿和宽刃齿的破岩规律ꎬ对直径均为９ｍｍ的常规齿㊁宽刃齿在相同时间间隔内破碎相同体积(即截面面积一样)的岩石进行了单齿切削试验ꎮ同体积破碎示意图如图２所示ꎮ图２㊀同体积破碎示意图Ｆｉｇ ２㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆｓａｍｅｖｏｌｕｍｅｂｒｅａｋａｇｅ为实现等体积破岩ꎬ计算了切削相同截面面积岩石时不同齿形的切削齿所对应的切削深度ꎮ切削齿的切削参数如表１所示ꎮ由表１可发现ꎬ当切削截面面积均为６ ７５ｍｍ２时ꎬ前倾角越大ꎬ切削齿的切削深度越小ꎮ且在相同前倾角下ꎬ切削相同截面积时ꎬ宽刃齿的切削深度均小于常规齿的切削深度ꎮ这是由于宽刃齿的直刃口部分使得其在相同切削条件下ꎬ与岩石的接触线长度大于常规齿与岩石的接触线长度ꎮ针对不同的切削参数设计了多种切削齿齿座ꎬ齿座用于改变切削齿的前倾角ꎬ通过钎焊将切削齿固定在齿座的齿槽内ꎬ如图３所示ꎮ表１㊀切削齿参数通过牛头刨床试验机进行单齿切削试验ꎬ如图４所示ꎮ岩石选为２５０ｍｍˑ２５０ｍｍˑ２５０ｍｍ表面平整的砂岩ꎬ岩石材料参数如表２所示ꎮ牛头刨床作为动力源驱动刀柄做直线运动ꎬ切削齿与特定的齿座钎焊固定后安装在刨床刀柄上ꎮ通过预设不同的切削齿角度㊁深度等来实现切削齿直线破碎岩石的过程ꎮ在切削岩石的过程中ꎬ通过传感器实时采集切削齿受到的切向力和轴向力ꎬ每组试验重复３次ꎮ图３㊀切削齿及齿座实物图Ｆｉｇ ３㊀Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｉｃｔｕｒｅｏｆｃｕｔｔｅｒａｎｄｃｕｔｔｅｒｈｏｌｄｅｒ图４㊀单齿切削试验装置Ｆｉｇ ４㊀Ｃｕｔｔｉｎｇｔｅｓｔｄｅｖｉｃｅｏｆｓｉｎｇｌｅｃｕｔｔｅｒ表２㊀岩石材料参数切削速度为４００ｍｍ/ｓ㊁破碎截面面积为６ ７５ｍｍ２时ꎬ不同前倾角的常规齿㊁宽刃齿切向力㊁轴向力对比分别如图５ａ和图５ｂ所示ꎮ总体看来ꎬ前倾角较小(５ʎ㊁１０ʎ)时ꎬ宽刃齿所受切向力平均值和轴向力平均值比常规齿小１０ ３５％~２４ ５６％ꎻ前倾角较大(１５ʎ㊁２０ʎ)时ꎬ宽刃齿所受切向力平均值和轴向力平均值均大于常规齿ꎮ这说明前倾角较小时ꎬ破碎相同体积的岩石ꎬ宽刃齿钻头所受切削力平均值和所需钻压要小于常规齿钻头ꎬ更适合于钻压施加困难的连续管钻井中ꎻ而前倾角较大时情况则相反ꎬ即破碎相同体积的岩石ꎬ５３ ２０２４年㊀第５２卷㊀第４期杨高:连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究㊀㊀㊀常规齿钻头所受切削力平均值和所需钻压小于宽刃齿钻头ꎮ故选用宽刃齿作为连续管个性化ＰＤＣ钻头的齿形时ꎬ在保证较高的切削效率情况下ꎬ应当选用较小的前倾角(１０ʎ)ꎮ图５㊀常规齿与宽刃齿所受切削力对比Ｆｉｇ ５㊀Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎｏｆｃｕｔｔｉｎｇｆｏｒｃｅｓｏｎｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｃｕｔｔｅｒａｎｄｗｉｄｅｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒ２㊀水平井钻柱微钻头破岩试验在单齿切削试验的基础上ꎬ基于水平井钻柱微钻头破岩试验台架ꎬ进行了宽刃齿与常规齿钻进砂岩的微钻试验ꎬ分析在不同转速条件下微钻头破岩情况ꎬ以验证宽刃齿钻头高转速㊁低扭矩的破岩效果ꎮ２ １㊀试验台架与试验设计水平井微钻头－井筒－小钻杆试验台架如图６所示ꎮ为模拟水平井的水平段钻柱动力学特性ꎬ且尽可能使钻柱模型有足够的长细比ꎬ将钻柱模型水平布置ꎬ采用顶端加压的方式来为钻杆提供钻压ꎮ综合考虑钻柱与井壁的接触㊁钻头与岩石互作用等影响ꎬ根据试验条件选择适用的钻柱材料和几何尺寸ꎬ井筒直径及轴向压力等参数ꎬ使其与实际钻井过程中的破岩机理相似ꎮ试验台架分为５大系统:动力系统㊁钻柱系统㊁破岩系统㊁支撑系统以及数据采集系统ꎮ动力系统通过变频电机和液压系统为破岩提供扭矩和钻压ꎻ钻柱系统的钻杆可传递破岩所需的扭矩和轴力ꎬ分段套管可模拟实际工况下钻杆与井筒的接触ꎻ破岩系统包括微型ＰＤＣ钻头和岩石夹持装置ꎬ用以模拟水平井钻进过程中钻头与岩石的互作用ꎻ支撑系统有槽钢台架㊁电机导轨支架等框架结构ꎻ数据采集系统包括测量电机端和钻头端的钻压㊁扭矩㊁转速㊁机械钻速以及钻杆上各点的加速度所必须的传感器㊁数据采集仪ꎮ图６㊀水平井钻柱微钻头破岩试验台架示意图Ｆｉｇ ６㊀Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｆｏｒｒｏｃｋｂｒｅａｋｉｎｇｔｅｓｔｂｅｎｃｈｏｆｍｉｃｒｏ￣ｂｉｔｏｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｄｒｉｌｌｓｔｒｉｎｇ㊀㊀为真实反映钻头－岩石互作用的效果ꎬ个性化设计了宽刃齿㊁常规齿２种类型的三刀翼微型ＰＤＣ钻头ꎬ如图７所示ꎮ微钻头直径均为７０ｍｍꎬ切削齿直径均为９ｍｍꎬ相邻翼间角为１２０ʎꎮＰＤＣ齿通过焊接与刀翼进行连接ꎬ以满足破岩时的工作强度ꎬ同时模拟实际破岩情况ꎮ采用侧向力平衡布齿理论和径向布齿全覆盖原理进行钻头的布齿设计[２３]ꎮ微钻头３刀翼均采用直线型ꎬ刀翼和基体分别设计加工ꎬ刀翼侧面加工螺栓孔ꎬ通过螺栓与基体连接ꎬ组装成一个刀翼可拆卸的完整的钻头ꎮ６３ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第４期将试验所用砂岩固定到夹持装置上ꎬ通过调节变频电机的转速和液压系统ꎬ测试在不同机械钻速和转速条件下钻头的破岩情况ꎮ加载不同的测试点ꎬ观察微钻头的破岩情况ꎬ同时记录从开始加载直到破岩稳定１~２ｍｉｎ内的各物理量ꎬ并将数据储存到计算机上ꎮ岩样属性如表２所示ꎮ图７㊀微型ＰＤＣ钻头模型图Ｆｉｇ ７㊀ＭｏｄｅｌｏｆｍｉｃｒｏＰＤＣｂｉｔ２ ２㊀试验结果微钻头在钻进砂岩时ꎬ钻头扭矩随转速的变化规律如图８所示ꎮ图８ａ为机械钻速为０ ２ｍｍ/ｓ的情况下ꎬ宽刃齿微钻头和常规齿微钻头破岩受到的扭矩对比ꎮ由图８ａ可知ꎬ在相同机械钻速下ꎬ随着转速的增加ꎬ２种微钻头的扭矩都呈现出降低的趋势ꎬ宽刃齿微钻头的扭矩均小于常规齿微钻头的扭矩ꎮ并且从图８ａ可以看出ꎬ宽刃齿微钻头的扭矩降幅明显大于常规齿微钻头:当转速从１２ｒ/ｍｉｎ增大到２１ｒ/ｍｉｎꎬ宽刃齿微钻头的扭矩降低了３７ ６４％ꎬ而常规齿微钻头的扭矩仅降低了２７ ９９％ꎮ这意味着在相同机械钻速下ꎬ相比于常规齿微钻头ꎬ提高转速ꎬ宽刃齿微钻头在破岩过程中所受阻力更小ꎮ图８ｂ为机械钻速分别为０ １㊁０ ２和０ ３ｍｍ/ｓ时ꎬ宽刃齿微钻头所受扭矩与转速的关系图ꎮ由图８ｂ可知ꎬ相同转速下ꎬ机械钻速增加时宽刃齿微钻头所受扭矩增大ꎮ当转速从１２ｒ/ｍｉｎ增大到２１ｒ/ｍｉｎ时ꎬ宽刃齿微钻头在０ １㊁０ ２㊁０ ３ｍｍ/ｓ机械钻速下的钻头扭矩分别降低了３６ ２９％㊁３７ １３％㊁３７ ６４％ꎮ通过对宽刃齿微钻头扭矩随转速变化规律的进一步研究可发现ꎬ在同一机械钻速下ꎬ微钻头扭矩随转速的增大而降低ꎬ且机械钻速越大ꎬ降幅越大ꎮ这说明宽刃齿微钻头在高转速下瞬时吃深较小ꎬ能够减小钻头所受的扭矩ꎬ可有效应对连续管钻井过程中钻压施加困难的问题ꎮ图８㊀微钻头扭矩随转速变化规律Ｆｉｇ ８㊀Ｖａｒｉａｔｉｏｎｌａｗｏｆｍｉｃｒｏ￣ｂｉｔｔｏｒｑｕｅｗｉｔｈｒｏｔａｒｙｓｐｅｅｄ３㊀连续管个性化钻头试制及试验基于上述对ＰＤＣ切削齿的试验研究ꎬ个性化设计了２只直径为１１４ ３ｍｍ的连续管钻井专用小尺寸ＰＤＣ钻头ꎬ分别为宽刃齿ＰＤＣ钻头和常规齿ＰＤＣ钻头ꎬ如图９所示ꎮ这２只钻头的冠部曲线等设计参数均相同ꎮ由于钻头直径较小ꎬ采用５刀翼和ø９ｍｍ小齿设计ꎬ适应连续管钻井高转速ꎬ并进行了切削结构的力平衡设计ꎬ用以提高钻头的钻进效率和稳定性ꎮ在实际钻井过程中ꎬ钻压和转速对钻头的扭矩图９㊀个性化连续管钻井专用ＰＤＣ钻头Ｆｉｇ ９㊀ＰＤＣｂｉｔｓｐｅｃｉａｌｌｙｄｅｓｉｇｎｅｄｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ有很大影响ꎮ为进一步了解钻头钻压－转速－扭矩关系ꎬ探究宽刃齿钻头高速低扭的钻井特点ꎬ同时７３ ２０２４年㊀第５２卷㊀第４期杨高:连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究㊀㊀㊀验证ＰＤＣ切削齿种类对单齿切削试验㊁微钻头破岩试验与全尺寸ＰＤＣ钻头破岩效果的影响规律是否相同ꎬ以砂岩为破岩对象ꎬ开展了连续管全尺寸钻头破岩试验ꎮ试验通过ＧＸＹ－２００Ｂ型钻机进行ꎬ试验装置如图１０所示ꎮＧＸＹ－２００Ｂ型钻机由钻压控制系统㊁转速控制系统㊁传感器以及数据采集系统组成ꎮ钻头的加载和升降由钻压控制系统完成ꎬ通过转速控制系统调节钻压ꎬ六方钻杆传递扭矩ꎬ从而带动钻杆和钻头的旋转ꎮ选择不同的钻压和转速对岩石进行破碎ꎬ由压力传感器㊁位移传感器㊁扭矩传感器等装置传递数据信息ꎬ进而对钻头所受扭矩进行分析ꎮ分别设定４３㊁７４㊁１１７ｒ/ｍｉｎ这３种低㊁中㊁高转速ꎬ在每次钻进试验中ꎬ使用压力㊁扭矩传感器记录钻头上的钻压和扭矩数据ꎬ用以分析不同钻压下钻头的破岩效果ꎬ比较常规齿钻头和宽刃齿钻头的扭矩变化规律ꎮ图１０㊀ＧＸＹ－２００Ｂ型钻机Ｆｉｇ １０㊀ＧＸＹ－２００Ｂｒｉｇ图１２㊀４３㊁７４㊁１１７ｒ/ｍｉｎ转速下钻压对扭矩的影响Ｆｉｇ １２㊀ＩｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆＷＯＢｏｎｔｏｒｑｕｅａｔ４３ꎬ７４ａｎｄ１１７ｒ/ｍｉｎｒｏｔａｒｙｓｐｅｅｄ㊀㊀图１１为常规齿和宽刃齿全钻头钻进砂岩的井底形貌ꎮ通过对比２种全钻头井底形貌图可以发现:宽刃齿全钻头井底形貌较为平缓ꎬ岩脊较低ꎻ常规齿全钻头井底形貌图较为陡峭ꎬ岩脊较高ꎮ这说明宽刃齿钻头更有利于钻井过程中岩屑的排出ꎬ即降低钻头重复切削ꎬ破岩效率更高ꎮ４３㊁７４㊁１１７ｒ/ｍｉｎ这３个转速下的钻压－扭矩关系如图１２所示ꎮ由图１２可知ꎬ２种钻头所受的平均扭矩近似与钻压呈线性正相关关系增大ꎮ这是因为随着钻压的增加ꎬ钻头吃入岩石的深度越深ꎬ图１１㊀井底形貌Ｆｉｇ １１㊀Ｂｏｔｔｏｍ￣ｈｏｌｅｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙ８３ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第４期剪切岩石所需的扭矩也增大ꎻ钻压超过８ｋＮ后ꎬ钻头扭矩增大幅度趋缓ꎮ通过对比３种转速可发现ꎬ转速越高时ꎬ同钻压下钻头的平均扭矩越小ꎮ进一步对比分析常规齿全钻头和宽刃齿全钻头的钻压－扭矩曲线可知ꎬ在相同的转速和钻压下ꎬ宽刃齿钻头所受扭矩小于常规齿钻头的扭矩ꎬ宽刃齿ＰＤＣ全钻头最大降扭２８ ５８％ꎮ且钻压越大ꎬ２种切削齿钻头的扭矩差距越显著ꎮ这说明相同钻压下ꎬ宽刃齿钻头的吃入性能更好ꎬ扭矩更小ꎮ在连续管钻井中ꎬ使用宽刃齿进行高转速钻进可以得到更好的破岩效果ꎮ４㊀结㊀论(１)连续管个性化ＰＤＣ小尺寸钻头可实现小扭矩㊁高转速破岩ꎬ是目前较为先进的㊁应对连续管钻井钻压施加困难和进尺低下等问题的ＰＤＣ钻头ꎮ(２)单齿切削试验㊁水平井钻柱微钻头破岩试验以及全钻头试验结果表明:前倾角较小时ꎬ破碎相同体积的岩石ꎬ宽刃齿的压入深度小于常规齿钻头ꎬ宽刃齿所受切削力平均值比常规齿小１０ ３５％~２４ ５６％ꎮ同机械钻速情况下ꎬ宽刃齿微钻头的扭矩小于常规齿微钻头ꎬ最高降扭３７ ６４％ꎮ说明宽刃齿微钻头在高转速下瞬时吃深较小ꎬ能够减少钻头所受的扭矩ꎮ转速越高时ꎬ同钻压下钻头的平均扭矩越小ꎬ宽刃齿全钻头比常规齿全钻头扭矩小ꎮ在相同的转速和钻压下ꎬ宽刃齿ＰＤＣ全钻头最大降扭２８ ５８％ꎬ钻压越大ꎬ降扭效果越显著ꎮ(３)在连续管钻井中ꎬ采用高转速㊁小钻压的钻井参数ꎬ同比情况下ꎬ宽刃齿钻头具有更小的扭矩ꎬ更为适应连续管钻井的需求ꎮ参㊀考㊀文㊀献[１]㊀于东兵ꎬ刘寿军ꎬ张富强ꎬ等.国内连续管侧钻定向井现状与难点分析[Ｊ].辽宁化工ꎬ２０２０ꎬ４９(５):５７２－５７５.ＹＵＤＢꎬＬＩＵＳＪꎬＺＨＡＮＧＦＱꎬｅｔａｌ.Ｃｕｒｒｅｎｔｓｉｔｕａ￣ｔｉｏｎａｎｄｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆＣＴｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｄｒｉｌｌｉｎｇｉｎＣｈｉｎａ[Ｊ].ＬｉａｏｎｉｎｇＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０２０ꎬ４９(５):５７２－５７５[２]㊀鲁明春ꎬ姜方林ꎬ章志轩.我国连续管技术的发展与展望[Ｊ].焊管ꎬ２０１９ꎬ４２(１２):１－５.ＬＵＭＣꎬＪＩＡＮＧＦＬꎬＺＨＡＮＧＺＸ.ＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｃｏｉｌｄｔｕｂｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＣｈｉｎａ[Ｊ].Ｗｅｌ￣ｄｅｄＰｉｐｅａｎｄＴｕｂｅꎬ２０１９ꎬ４２(１２):１－５ [３]㊀ＥＢＲＡＨＩＭＩＡ.ＣｅｍｅｎｔｅｄｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎｓａｎｄＴｈｒｏｕｇｈ￣ＴｕｂｉｎｇＣｏｉｌｅｄ￣Ｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｅｎａｂｌｅｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｃｏｓｔｒｅ￣ｄｕｃｔｉｏｎｉｎｍａｔｕｒｅｇａｓｆｉｅｌｄｓ[Ｃ]ʊＡｂｕＤｈａｂｉＩｎｔｅｒｎａ￣ｔｉｏｎａｌＰｅｔｒｏｌｅｕｍＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ＆Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ.ＡｂｕＤｈａｂｉꎬＵＡＥꎬ２０１８:ＳＰＥ１９２８４７－ＭＳ.[４]㊀ＡＬＩＭＵＤＤＩＮＳꎬＳＨＡＨＮꎬＤＡＳＡꎬｅｔａｌ.Ｓｙｎｃｈｒｏｎｉ￣ｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ(ＣＴＤ)ｉｎｅｘｔｅｎｄｅｄｒｅａｃｈｄｒｉｌｌｉｎｇ(ＥＲＤ)[Ｃ]ʊＮｏｒｔｈＡｆｒｉｃａＴｅｃｈｎｉｃａｌＣｏｎｆｅｒ￣ｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＣａｉｒｏꎬＥｇｙｐｔꎬ２０１２:ＳＰＥ１５０９１０－ＭＳ.[５]㊀ＫＡＲＩＭＩＮＥＪＡＤＳꎬＬＵＮＤＩＮＨꎬＨＯＲＶＡＴＨＬꎬｅｔａｌ.Ｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ:ｃａｓｅｓｔｕｄｙꎬＮｅｗＺｅａｌａｎｄ[Ｃ]ʊＳＰＥ/ＩＣｏＴＡＣｏｉｌｅｄＴｕｂｉｎｇａｎｄＷｅｌｌＩｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅａｎｄＥｘｈｉｂｉｔｉｏｎ.ＴｈｅＷｏｏｄｌａｎｄｓꎬＴｅｘａｓꎬＵＳＡꎬ２０１８ꎻＳＰＥ１８９９３０－ＭＳ.[６]㊀逄仁德ꎬ崔莎莎ꎬ韩继勇ꎬ等.水平井连续管钻磨桥塞工艺研究与应用[Ｊ].石油钻探技术ꎬ２０１６ꎬ４４(１):５７－６２.ＰＡＮＧＲＤꎬＣＵＩＳＳꎬＨＡＮＪＹꎬｅｔａｌ.ＲｅｓｅａｒｃｈａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇꎬＭｉｌｌｉｎｇ￣Ｇｒｉｎｄｉｎｇｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｄｒｉｌｌｉｎｇｏｕｔｃｏｍｐｏｓｉｔｅｂｒｉｄｇｅｐｌｕｇｓｉｎｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｉｎｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｓ[Ｊ].ＰｅｔｒｏｌｅｕｍＤｒｉｌｌｉｎｇＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓꎬ２０１６ꎬ４４(１):５７－６２[７]㊀余长柏ꎬ黎明ꎬ刘洋ꎬ等.水力振荡器振动特性的影响因素[Ｊ].断块油气田ꎬ２０１６ꎬ２３(６):８４２－８４５ꎬ８５０.ＹＵＣＢꎬＬＩＭꎬＬＩＵＹꎬｅｔａｌ.Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｆａｃｔｏｒｓｏｎｖｉ￣ｂｒａｔｉｏｎｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒ[Ｊ].Ｆａｕｌｔ￣ＢｌｏｃｋＯｉｌａｎｄＧａｓＦｉｅｌｄꎬ２０１６ꎬ２３(６):８４２－８４５ꎬ８５０[８]㊀孙庆春ꎬ郭宝林ꎬ赵利锋.水力振荡器降低摩擦阻力影响的分析[Ｊ].探矿工程(岩土钻掘程)ꎬ２０１５ꎬ４２(１２):６９－７１ꎬ７５.ＳＵＮＱＣꎬＧＵＯＢＬꎬＺＨＡＯＬＦ.Ａｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅｉｎ￣ｆｌｕｅｎｃｅｏｆｆｒｉｃｔｉｏｎａｌｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｒｅｄｕｃｔｉｏｎｂｙｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｓ￣ｃｉｌｌａｔｏｒ[Ｊ].ＥｘｐｌｏｒａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ(Ｒｏｃｋ＆ＳｏｉｌＤｒｉｌｌｉｎｇａｎｄＴｕｎｎｅｌｉｎｇ)ꎬ２０１５ꎬ４２(１２):６９－７１ꎬ７５[９]㊀刘怀.连续管的全生命周期管理[Ｊ].中国石油和化工标准与质量ꎬ２０２１ꎬ４１(１４):６６－６７.ＬＩＵＨ.Ｌｉｆｅｃｙｃｌｅｍａｎａｇｅｍｅｎｔｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＳｔａｎｄａｒｄａｎｄＱｕａｌｉｔｙꎬ２０２１ꎬ４１(１４):６６－６７[１０]㊀刘卫东ꎬ赵签ꎬ王建磊ꎬ等.连续管寿命影响因素及对策探讨[Ｊ].钻采工艺ꎬ２０１７ꎬ４０(４):１１０－１１２.ＬＩＵＷＤꎬＺＨＡＯＱꎬＷＡＮＧＪＬꎬｅｔａｌ.Ｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｎｆａｃｔｏｒｓｉｎｆｌｕｅｎｃｉｎｇｔｈｅｓｅｒｖｉｃｅｌｉｆｅｏｆｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇ９３２０２４年㊀第５２卷㊀第４期杨高:连续管钻井个性化ＰＤＣ钻头降扭机理及试验研究㊀㊀㊀ａｎｄｃｏｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ[Ｊ].Ｄｒｉｌｌｉｎｇ＆ＰｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１７ꎬ４０(４):１１０－１１２[１１]㊀卢秀德ꎬ刘佳林ꎬ刘志尧ꎬ等.自研水力振荡器在川渝地区连续管水平井作业中的应用[Ｊ].焊管ꎬ２０２３ꎬ４６(７):８８－９２.ＬＵＸＤꎬＬＩＵＪＬꎬＬＩＵＺＹꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｓｅｌｆ￣ｄｅｖｅｌｏｐｅｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｖｉｂｒａｔｏｒｉｎｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｈｏｒｉ￣ｚｏｎｔａｌｗｅｌｌｓｏｐｅｒａｔｉｏｎｉｎＳｉｃｈｕａｎａｎｄＣｈｏｎｇｑｉｎｇａｒｅａ[Ｊ].ＷｅｌｄｅｄＰｉｐｅａｎｄＴｕｂｅꎬ２０２３ꎬ４６(７):８８－９２[１２]㊀吴德胜ꎬ黄瑞ꎬ张楠ꎬ等.水力振荡器＋大功率螺杆在吉木萨尔的应用及分析[Ｊ].云南化工ꎬ２０２０ꎬ４７(７):１０９－１１１.ＷＵＤＳꎬＨＵＡＮＧＲꎬＺＨＡＮＧＮꎬｅｔａｌ.Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄａｎａｌｙｓｉｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｏｓｃｉｌｌａｔｏｒａｎｄｈｉｇｈ￣ｐｏｗｅｒｓｃｒｅｗｉｎｊｉｍｓａｒ[Ｊ].ＹｕｎｎａｎＣｈｅｍｉｃａｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０２０ꎬ４７(７):１０９－１１１[１３]㊀ＳＨＡＤＲＡＶＡＮＡꎬＡＭＡＮＩＭ.Ｈｐｈｔ１０１－ｗｈａｔｐｅｔｒｏ￣ｌｅｕｍｅｎｇｉｎｅｅｒｓａｎｄｇｅｏｓｃｉｅｎｔｉｓｔｓｓｈｏｕｌｄｋｎｏｗａｂｏｕｔｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｌｌｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ[Ｊ].ＥｎｅｒｇｙＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬ２０１２ꎬ４(２):３６－６０[１４]㊀ＡＢＤＩＭꎬＴＡＨＥＲＩＡＫꎬＢＡＫＨＴＩＡＲＹＤＡＶＩＪＡＮＩＡ.Ａｎｅｗａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｔｈｅｄｒｙｓｌｉｄｉｎｇｗｅａｒｐｒｏｃｅｓｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｌｏｗｃｙｃｌｅｆａｔｉｇｕｅｔｈｅｏｒｙａｎｄｔｈｅｆｉｎｉｔｅｅｌｅ￣ｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅꎬ２０１４ꎬ２３(３):１０９６－１１０６ [１５]㊀苗芷芃ꎬ夏宏南ꎬ童启金ꎬ等.连续管钻井震击工具的设计及研究[Ｊ].石油机械ꎬ２０１９ꎬ４７(５):５６－６０.ＭＩＡＯＺＰꎬＸＩＡＨＮꎬＴＯＮＧＱＪꎬｅｔａｌ.ＤｅｓｉｇｎｏｆｊａｒＴｏｏｌｆｏｒｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅ￣ｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０１９ꎬ４７(５):５６－６０[１６]㊀张锐尧.新型增压器改善钻井托压问题的研究[Ｄ].荆州:长江大学ꎬ２０１８.ＺＨＡＮＧＲＹ.Ｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｏｎｂｉｔｗｅｉｇｈｔｂｙｕｓｉｎｇｎｅｗｔｈｒｕｓｔｅｒ[Ｄ].Ｊｉｎｇ￣ｚｈｏｕ:ＹａｎｇｔｚｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ２０１８[１７]㊀杨靖.微井眼连续管钻井技术[Ｊ].中国石油和化工ꎬ２０１６(增刊１):２６５ꎬ２６２.ＹＡＮＧＪ.Ｍｉｒｏｈｏｌｅｃｏｉｌｅｄｔｕｂｉｎｇｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅｕｍａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙꎬ２０１６(Ｓ１):２６５ꎬ２６２[１８]㊀易杨.ＰＤＣ钻头个性化设计及钻速模型研究[Ｄ].青岛:中国石油大学(华东)ꎬ２０１７.ＹＩＹ.ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅＰＤＣｂｉｔｐｅｒｓｏｎａｌｉｚｅｄｄｅｓｉｇｎａｎｄｔｈｅｄｒｉｌｌｉｎｇｒａｔｅｍｏｄｅｌ[Ｄ].Ｑｉｎｇｄａｏ:ＣｈｉｎａＵ￣ｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ(ＥａｓｔＣｈｉｎａ)ꎬ２０１７ [１９]㊀况雨春ꎬ张明明ꎬ冯明ꎬ等.ＰＤＣ齿破岩仿真模型与全钻头试验研究[Ｊ].地下空间与工程学报ꎬ２０１８ꎬ１４(５):１２１８－１２２５.ＫＵＡＮＧＹＣꎬＺＨＡＮＧＭＭꎬＦＥＮＧＭꎬｅｔａｌ.Ｓｉｍｕ￣ｌａｔｉｏｎｍｏｄｅｌｏｆＰＤＣｔｏｏｔｈｃｕｔｔｉｎｇｒｏｃｋａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｔｈｅｂｉｔ[Ｊ].ＣｈｉｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｄｅｒ￣ｇｒｏｕｎｄＳｐａｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇꎬ２０１８ꎬ１４(５):１２１８－１２２５[２０]㊀韩一维ꎬ况雨春ꎬ朱光辉ꎬ等.一种带有宽刃口切削齿的ＰＤＣ钻头:ＣＮ２０１９２２１９２１８０ ９[Ｐ].２０１９－１２－１０.ＨＡＮＹＷꎬＫＵＡＮＧＹＣꎬＺＨＵＧＨꎬｅｔａｌ.ＡＰＤＣｂｉｔｗｉｔｈＣｈｏｒｄ￣Ｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒ:ＣＮ２０１９２２１９２１８０ ９[Ｐ].２０１９－１２－１０[２１]㊀胡莉ꎬ况雨春ꎬ韩一维ꎬ等.塑性地层宽刃齿破岩机理研究与提速应用[Ｊ].石油机械ꎬ２０２２ꎬ５０(８):５２－６０.ＨＵＬꎬＫＵＡＮＧＹＣꎬＨＡＮＹＷꎬｅｔａｌ.Ｒｏｃｋｂｒｅａｋ￣ｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｗｉｄｅ￣ｂｌａｄｅｄｔｅｅｔｈｉｎｐｌａｓｔｉｃｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＲＯＰｉｎｃｒｅａｓｅ[Ｊ].ＣｈｉｎａＰｅｔｒｏｌｅ￣ｕｍＭａｃｈｉｎｅｒｙꎬ２０２２ꎬ５０(８):５２－６０[２２]㊀ＹＡＮＧＢꎬＫＵＡＮＧＹＣꎬＪＩＮＧＰＥＩＺꎬｅｔａｌ.Ｅｘｐｅｒｉ￣ｍｅｎｔｓｏｎｔｈｅｎｏｖｅｌＣｈｏｒｄ￣Ｅｄｇｅｃｕｔｔｅｒｔｏｂｒｅａｋｒｏｃｋｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｔｓｆｉｅｌｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ[Ｊ].ＳＰＥＤｒｉｌｌｉｎｇ＆Ｃｏｍｐｌｅｔｉｏｎꎬ２０２３ꎬ３８(２):２７３－２８８[２３]㊀邹德永ꎬ王瑞和.刀翼式ＰＤＣ钻头的侧向力平衡设计[Ｊ].中国石油大学学报(自然科学版)ꎬ２００５ꎬ２９(２):４２－４４.ＺＯＵＤＹꎬＷＡＮＧＲＨ.Ｌａｔｅｒａｌｆｏｒｃｅｂａｌａｎｃｉｎｇｄｅ￣ｓｉｇｎｏｆｂｌａｄｅＰＤＣｂｉｔｓ[Ｊ].ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒ￣ｓｉｔｙｏｆＰｅｔｒｏｌｅｕｍ(ＥｄｉｔｉｏｎｏｆＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅ)ꎬ２００５ꎬ２９(２):４２－４４㊀㊀作者简介:杨高ꎬ高级工程师ꎬ生于１９７９年ꎬ２００７年毕业于西南石油大学机械电子专业ꎬ获硕士学位ꎬ现从事连续管作业技术与装备的研究和管理工作ꎮ地址: (４３４０００)湖北省武汉市ꎮ电话:(０２７)８３５６７９３７ꎮｅｍａｉｌ:５９８１３５３２３＠ｑｑ ｃｏｍꎮ㊀收稿日期:２０２４－０１－０３(本文编辑㊀刘㊀锋)０４ ㊀㊀㊀石㊀油㊀机㊀械２０２４年㊀第５２卷㊀第４期。
非均质地层锥形辅助切削齿PDC钻头设计与试验
DesignandTestofaNewPDCBitwithTaperedAuxiliary
CutterforHeterogeneousFormations
WANG tao
(DrillingTechnologyResearchInstitute,SinopecShengliOilfield ServiceCorporation,Dongying, Shandong,２５７０００,China)
Abstract:InordertoimprovethepenetrationrateofPDCbitsfordrillingthroughheterogeneousforＧ mationsandtoextendthelifeofdrillbits,anewtypeofPDCbitwithataperedauxiliarycutterhasbeen developed．ThebitusesaPDCcutterasthemaincuttingelement,withtheconicalcutterandPDCcutteras auxiliarycuttingelements．Whenthebitstartsto work,thePDCcutterwillbreakrocksin “shearing” mode．AfterthePDCcutterdrillsintotheformationtosomeextent,theconicalcutterstartstoplowand cuttherocktogeneratecracksandinducelocalfractures,whichhelpsthePDCcutterbreaktherockata relativelylowcuttingforce．Therearcutteroftwoadjacentbladesarearrangedwiththeconicalcutterand thePDCcutterrespectively,whichisusedfortherateofpenetrationtoincreaseandefficiencyimprovement ofthebitinthelaterstage．ItincorporatesthecharacteristicsofstablerockbreakingefficiencyofconvenＧ tionalPDCbitsaswellastheadvantagesofhighrockbreakingefficiencyoftheconicalcutterinheterogeＧ neousformations．Thebithasbeenthroughfieldtestingindifferentregions．Testingresultsshowthatthe newbithaslongerdrillinglifeandhigherpenetrationratethanconventionalPDCbitsindrillingthrough heterogeneousformations．ThesuccessfuldevelopmentofthenewtypeofPDCbitprovidedanewandeffiＧ cientrockbreakingtoolfordrillingthroughheterogeneousformations．
PDC钻头布齿计算方法的研究现状及发展
研究仍处于对计算模型简化的阶段， 随着 ＰＤＣ 钻头个性化设计的提出， 针对不同钻头性能与要
求， 综合考虑整个钻井因素进行布齿是今后 ＰＤＣ 钻头设计研究的重点。
关键词： ＰＤＣ 钻头； 切削齿； 布齿方法； 等切削； 力平衡
ｓｉｇｎ， ｂｕｔ ｉｔｓ ｒｅｓｕｌｔｓ ａｒｅ ｈｉｇｈｌｙ ｄｅｖｉａｔｅｄ ｆｒｏｍ ａｃｔｕａｌ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｄｕｅ ｔｏ ｌｉｍｉｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｃｕｔｔｉｎｇ ｌｏａｄ ｍｏｄｅｌ Ｔｈｅ
ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ＰＤＣ ｂｉｔ ｔｏｏｔｈ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔｓ ｒｅｍａｉｎｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｔａｇｅ ｗｈｅｎ ｓｉｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ
Ｎｉｕ Ｓｈｉｗｅｉ １ Ｙａｎｇ Ｙｉｎｇｘｉｎ １ Ｎｉｕ Ｙｏｎｇｃｈａｏ ２
（１ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ； ２ Ｃｈｉｎａ Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ＆ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｆｏｒ ＰＤＣ ｂｉｔ ｔｏｏｔｈ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅ ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ ｐｏｓｉｔｉｏｎ ｏｆ ｅａｃｈ ｃｕｔ⁃
Copyright©博看网 . All Rights Reserved.
２０１５ 年 第 ４３ 卷 第 ９ 期
牛世伟等： ＰＤＣ 钻头布齿计算方法的研究现状及发展
ｔｕｒｅｓ ｏｎ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｆｏｒ ＰＤＣ ｂｉｔ ｔｏｏｔｈ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｒｅｃｅｎｔ ｙｅ ｔｈｒｅｅ⁃ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ
PDC取芯钻头切削齿磨损规律的研究的开题报告
PDC取芯钻头切削齿磨损规律的研究的开题报告题目：PDC取芯钻头切削齿磨损规律的研究一、研究背景与意义PDC取芯钻头是目前石油钻探领域中广泛应用的重要工具，其切削齿磨损情况直接影响钻头的使用寿命和钻探效率。
因此，深入研究PDC取芯钻头切削齿磨损规律对于优化钻井工艺、提高钻井效率和降低采油成本具有重要意义。
针对PDC取芯钻头切削齿磨损规律的研究已经取得了一定进展，但是目前相关研究仍存在以下不足：1）大部分研究集中在切削力分析方面，对切削齿磨损机理缺乏深入探索；2）现有研究方法多采用数值模拟，缺乏实验验证；3）研究对象大多为理论模型或面向特定场景的小尺寸实验，缺乏实际工程应用的验证数据。
因此，本研究旨在深入探究PDC取芯钻头切削齿磨损规律，通过实验和数值模拟相结合的综合方法，研究切削齿磨损机理和规律，并对研究结果进行工程应用验证，为实际钻井作业中的钻头选型和优化提供科学依据。
二、研究内容和计划1. PDC取芯钻头切削齿材料的选择2. 切削齿磨损机理分析3. PDC取芯钻头切削齿磨损实验的设计与实现4. 实验数据分析和规律总结5. 基于数值模拟的切削齿磨损分析6. 模拟结果与实验结果的对比分析7. 切削齿磨损规律的工程应用验证8. 研究成果总结和论文撰写预计研究周期为两年，具体工作计划如下：第一年1）调研文献，学习相关知识和技术；2）确定PDC取芯钻头切削齿材料，并探究其物理和化学性质；3）对PDC取芯钻头切削齿磨损机理进行深入分析；4）设计切削齿磨损实验，并进行实验验证。
第二年1）对实验数据进行分析和总结，得出切削齿磨损规律；2）基于研究结果，开展数值模拟，研究切削齿磨损机理；3）对模拟结果和实验结果进行对比分析；4）开展工程应用验证，探究切削齿磨损规律在实际工程中的应用。
三、预期研究结果1. 深入探究 PDC取芯钻头切削齿磨损机理和形成机制，揭示磨损机理和规律；2. 实验数据分析得出PDC取芯钻头切削齿磨损规律，为后续研究提供重要数据基础；3. 基于数值模拟的切削齿磨损分析能够验证实验结果的准确性，揭示更为深入的磨损机理；4. 工程应用验证能够将研究结果及时落地生产，提高钻井效率和降低采油成本。
锥形聚晶金刚石复合片钻头(PDC)齿与常规PDC齿破岩效果对比试验
锥形聚晶金刚石复合片钻头(PDC)齿与常规PDC齿破岩效果对比试验孙源秀;邹德永;徐城凯;郭玉龙【摘要】为对比分析锥形PDC齿与常规PDC齿在不同岩样上的破岩效果,通过单齿破岩试验,分析了不同磨损高度的常规PDC齿与锥形PDC齿在钻压影响下的破岩规律.结果表明:在一定的钻压下,锥形齿在钻进硬度较小的岩石(灰板岩、绿板岩、大理岩)时,相比无磨损PDC复合片的切削深度较小,但远大于磨损了的PDC复合片的切深;随着岩石硬度的增大,锥形齿的切削深度越接近无磨损的PDC齿;在钻进较硬的岩石(石灰岩、玄武岩)时,当钻压小于某一值时,锥形齿的切削深度小于无磨损PDC复合片;当钻压大于该值时,锥形齿的切削深度则大于无磨损PDC复合片.试验结果为复合片-锥形齿混合钻头设计提供了理论支撑.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2015(015)036【总页数】4页(P159-162)【关键词】锥形聚晶金刚石复合片钻头(polycrystallic diamond compactbit,PDC)齿;磨损高度;切削深度;破岩效率【作者】孙源秀;邹德永;徐城凯;郭玉龙【作者单位】中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266555;中国石油大学(华东)石油工程学院,青岛266555【正文语种】中文【中图分类】TE921.1目前，国内外钻井科技工作者针对硬地层破岩效率低的问题，从改进钻头设计和发展新的钻井破岩方法等方面开展了大量的研究工作［1—5］。
其中，异于常规PDC复合片的锥形PDC 齿，已在国内外实验室以及一些现场硬岩试验中取得了很好的破岩效果［6，7］，为提高硬地层的钻井速度提供了一种新的思路;但相关理论与技术的研究尚处于起步阶段，需要进一步探索和研究。
为此，笔者通过单齿破岩试验［8，9］，分析了在不同岩样上不同磨损高度的常规PDC 齿与锥形PDC齿在钻压的影响下的破岩规律。
PDC钻头综合受力模型的试验研究
900
—切向力
750
—轴向力
600
450
300
150
0 0 5 10 15 20 25 30 A /mm2
图 6 磨损齿受力 F/μ f 与 切 削 面 积 A 关 系 Fig.6 The relationship between force of cutters worn
(F/μ f ) and cutting area (A)
摘 要：模拟钻头上的切削齿的不同的切削断面形状、重叠切削状态及磨损状态，利用 PDC 切削齿对多种岩样进行了切削
试验，研究了切削面积、接触弧长、切削齿后倾角、岩石抗钻强度、切削齿磨损高度等因素对 PDC 切削齿受力的影响规律。
结果表明，切削面积相同情况下切削齿受力随接触弧长、岩石可钻性极值、切削齿磨损高度分别呈线性，幂函数和指数函数
1引言
实现 PDC 钻头的科学设计与应用，其基础破 岩理论研究占据着非常重要的位置。设计水平的提 高更多地依赖于对钻头受力、磨损规律的深刻认识 和准确把握。PDC 钻头的受力是由各个单齿受力合 成的，因此单齿受力研究是钻头受力研究的主要内 容。对于影响 PDC 切削齿受力的主要因素，基本形 成一定的共识[1-4]，即切削参数、重叠切削状态、切 削齿后倾角、岩性及磨损情况等，但对于各因素影 响切削齿受力的具体规律仍存在着不同看法；磨损 齿的受力研究很少见到报道，而 PDC 钻头绝大部分 时间是在磨损状态下工作的，深入开展 PDC 磨损 齿破岩受力机制研究，有利于预测钻头磨损状况和
area in general cutting
940
岩土力学
2009 年
3.1.2 接触弧长对切削齿受力的影响 重叠切削状态下切削齿切削岩样产生各种不规
PDC钻头模具三维设计和数控加工技术研究与应用
PDC钻头模具三维设计和数控加工技术研究与应用摘要本文对PDC钻头模具三维设计和数控加工一体化技术的方法、步骤和相关工艺技术进行了研究。
解决了PDC钻头模具辅助设计二维数据的三维转化问题，提出了模具三维造型和参数化开发的方法，并应用CAD／CAM系统软件PRO／E建立了PDC钻头模具三维模型，应用PRO／PROGRAM(程序)开发模块进行PDC钻头模具造型的参数化开发，并编制了相应的参数化开发软件，提高了PDC钻头模具造型速度和准确性。
在建立PDC钻头模具三维造型的根底上，确定了模具数控加工工艺，摸索出一套利用PRO／E软件进行PDC钻头模具计算机辅助制造的方法和步骤，实现了PDC钻头模具一次装卡、一次成形的高精度自动化数控加工技术。
关键词 PDC钻头模具三维设计数控加工技术 CAD／CAM 聚晶金刚石复合片钻头(简称PDC钻头)由钻头体、接头组成，根据钻头体按材料的不同分为胎体PDC钻头和钢体PDC钻头。
胎体PDC钻头的钻头体是采用铸造碳化钨粉和浸渍料经无压浸渍烧结而成的。
钻头体形状是通过模具的形状而间接实现的。
模具由底模、中模和上模三局部组成。
模具的中模和上模的设计与加工都很容易实现。
但底模是具有复杂曲面特征的实体，PDC钻头的冠部形状参数、切削齿位置和方向参数、水力结构参数等都是通过底模的形状来实现的。
因此底模的设计和加工是模具设计和加工中最重要的一局部，其设计的好坏和加工的精度都直接关系到钻头的最终使用效果。
高质量的模具是保证PDC钻头质量的关键因素之一。
目前国内PDC钻头模具的形成主要有三种方法。
第一种(应用最多的，如以下列图)是利用普通车床车削形成钻头冠部形状，依靠分度头手工划线定位、普通万能铣床铣削完成切削齿和水眼的加工，再通过手工修模完成水力结构的造型等多道工序完成的。
这种加工方法的缺点是工人劳动强度大、加工精度低、人为误差大，难以控制和保证质量，很难到达设计的要求。
第二种是数控加工，利用数控机床加工形成钻头的冠部形状和切削齿的定位，然后再通过手工修模或者粘上相应形状成形的水力结构(粘上以后也要进行一定的手工修理)而最后形成模具的。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
岩样上进行 台架试验研究 ， 分析锥形齿 Ｐ Ｄ Ｃ钻头钻进硬地层 的破岩效果 以及 钻压 、 转速等钻进参数对 其钻进性 能的
影响规律 ， 并 与常规 Ｐ Ｄ Ｃ钻头的破 岩效果进行对 比。结果表 明 ： 锥形齿 Ｐ Ｄ Ｃ钻头具有 钻进硬 岩能力 ， 机械钻速 随钻 压和转速 的增加 而增 大 ； 锥形 Ｐ Ｄ Ｃ齿与常规 Ｐ Ｄ Ｃ齿 混合 的复合式 钻头在 硬岩 中可获得 较高 的破岩 效率 ． 机械钻 速 可提高 ９ ０ ． ６ ％。 关键词 ： 锥形齿 ； Ｐ Ｄ Ｃ钻 头 ；台架试验 ； 破岩效率 ； 机 械钻 速
Ａ ｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ：Ｔｈ ｅ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ ＰＤＣ ｂ ｉ ｔ ，ｔ ｈ ｅ ｈ ｙ ｂｒ ｉｄ ＰＤＣ ｂ ｉ ｔ ，ａ ｎｄ ｔ ｈｅ ｃ ｏ ｎｖ ｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ＰＤＣ ｂｉ ｔ ｗｅ ｒ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｅ ｄ ａ ｎｄ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｅ ｄ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｓ ｔ ｕ ｄ—
２ ０ １ ５年 第 ３ ９卷 第 ２期
中 国石 油 大 学 学报 （ 自然科 学 版 ）
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ
Ｖｏ １ ． ３ ９ Ｎｏ ． ２
Ｚ Ｏ Ｕ Ｄ ｅ ｙ ｏ ｎ ｇ ， Ｓ Ｕ Ｎ Ｙ ｕ ａ ｎ ｘ ｉ ｕ ， Ｙ ｕ Ｐ ｅ ｎ ｇ ， ｅ ｔ ａ １ ．Ｅ ｘ ｐ ｅ ｉ ｒ ｍｅ ｎ ｔ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｏ ｎ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ Ｐ Ｄ Ｃ ｂ ｉ ｔ ［ Ｊ ］ ．Ｊ ｏ ｕ ｎａ ｒ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ —
ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ（ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ｌ ａ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ） ， ２ ０ １ ５ ， ３ ９ （ ２ ） ： ４ ８ — ５ ２ ．
Ｅｘ ｐｅ ｒ ｉ ｍｅ ｎｔ ｓ ｔ ｕ ｄｙ ｏ ｎ ｂｅ ｎ ｃ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ ＰＤ Ｃ ｂｉ ｔ
ＺＯＵ Ｄｅ ｙ ｏ ｎｇ ，ＳＵＮ Ｙｕ ａ ｎ ｘ ｉ ｕ ，ＹＵ Ｐｅ ｎ ｇ ，ＨＯＵ Ｘｕ ｔ ｉ ａ ｎ ，ＹＡＮＧ Ｓ ｈ ｕ ｎ ｈ ｕ ｉ
（ １ ． Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ ｉ ｎ Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ， Ｑ ｉ ｎ ｇ ｄ ａ ｏ ２ ６ ６ ５ ８ ０ ，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ；
ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｈ ａ ｒ ｄ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｆ ｌ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｌ ａ ｗ ｏ ｆ ｄ ｉ ｒ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ｐ ａ ｒ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｓ（ ｒ ｓ ｕ ｃ ｈ ａ ｓ ｗ ｅ ｉ ｇ ｈ ｔ ｏ ｎ ｂ ｉ ｔ （ ＷＯ Ｂ） ，ｒ ｏ ｔ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｒ ｍ ｉ ｎ ｉ ｔ ｅ （ Ｒ Ｐ Ｍ） ，ｅ ｔ ｃ ． ） ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ Ｐ Ｄ Ｃ ｂ ｉ ｔ ｄ ｉ ｒ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ — ｉ ｎ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｎ ｃ ｅ ｗ ｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｖ ｅ ｓ ｔ ｉ ｇ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ａ ｌ ｓ ｏ ， ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ・ ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｆ ｒ ｏ ｍ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ Ｐ Ｄ Ｃ
２ ． Ｓ Ｉ Ｎ Ｏ Ｐ Ｅ Ｃ Ｐ ｅ ｔ ｒ ｏ ｌ ｅ ｕ ｍ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｅ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｂ ｅ ｉ ｊ ｉ ｎ ｇ １ ０ ０ １ ０ ２ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｐ ｒ ． ２ ０１ ５
文章 编 号 ： １ ６ ７ ３ － ５ ０ ０ ５ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ２ － ０ ０ ４ ８ － ０ ５
ｄ ｏ ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ６ ７ ３ － ５ ０ ０ ５ ． ２ ０ １ ５ ． ห้องสมุดไป่ตู้ ２ ． ０ ０ ７
锥形 齿 Ｐ Ｄ Ｃ钻 头 台 架试 验 研 究
邹 德 永 ， 孙 源 秀 ，于 鹏 ， 侯绪田 ， 杨 顺 辉
（ Ｉ ． 中国石 油大学石 油工程 学院 ， 山东青 岛 ２ ６ ６ ５ ８ ０； ２ ． 中国石化石 油工程技 术研 究院 ， 北京 １ ０ ０ １ ０ ２ ）
摘要 ： 设 计并加工锥形齿 Ｐ Ｄ Ｃ钻头 、 锥形 Ｐ Ｄ Ｃ齿与常规 Ｐ Ｄ Ｃ齿混合 的复合式钻 头 、 常规 Ｐ Ｄ Ｃ齿 钻头 ， 在不 同性 质 的
中图分类号 ： Ｔ Ｅ ９ ２ １ ．１ 文 献 标 志码 ： Ａ
引用格式 ： 邹 德永 ， 孙源 秀， 于鹏 ， 等 ．锥形齿 Ｐ Ｄ Ｃ钻头 台架试 验研究 ［ Ｊ ］ ． 中国石油 大学学 报 ： 自然科 学版 ， ２ ０ １ ５， ３ ９
（ ２ ） ： ４ ８ － ５ ２ ．
Ｙ，ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ｗ ｅ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｃ ｏ ｎ ｄ ｕ ｃ ｔ ｂ ｅ ｎ ｃ ｈ ｔ ｅ ｓ ｔ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｄ ｉ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ａ ｍｐ ｌ ｅ ｓ ．Ａｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ — ｂ ｒ ｅ ａ ｋ ｉ ｎ ｇ ｅ ｆ ｆ ｅ ｃ ｔ ｏ ｆ ｓ ｔ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ Ｐ ＤＣ ｂ ｉ ｔ ｉ ｎ