基体界面形状对PDC残余应力数值模拟研究

作     者：杨雄文 彭齐 冯枭 刘宇 柯晓华 刘宝昌 涂建波 Yang Xiongwen;Peng Qi;Feng Xiao;Liu Yu;Ke Xiaohua;Liu Baochang;Tu Jianbo

作者机构：中国石油集团工程技术研究院有限公司 中国地质大学(北京)能源学院 吉林大学建设工程学院 

基　　金：中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“超硬耐研磨材料与自适应钻头研发”(2020B-4016) 中国石油天然气集团有限公司科技基础条件平台建设项目“超硬材料及复合片试验平台建设”(2022ZP16) 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2023年第51卷第7期

页      码：82-88页

摘      要：针对深层、超深层钻进对PDC钻头的长寿命、高效率的需求,设计了一种新型界面结构形状的PDC,并分别对常规平面界面型PDC及新型界面结构PDC进行了残余应力分布数值模拟研究和热处理评估。研究结果表明,新型界面结构PDC与平面界面PDC相比,聚晶金刚石层表面中心的压应力从1645 MPa减小到1068 MPa,边缘部分的最大拉应力从435 MPa减小到238 MPa,边缘拉应力区域从3 mm减小至2 mm左右,最大剪切应力从边缘转移到金刚石层内部区域,PDC轴向界面边缘处最大拉应力从744 MPa减小至254 MPa。经800℃热处理后平面界面PDC可见明显的脱层及聚晶层碎裂现象,而新型非平面界面结构PDC在800℃以及900℃热处理下仍未发生脱层现象,聚晶层也无明显热裂纹,表明新型界面结构PDC的热稳定性明显提升。该研究可为提升PDC钻头使用寿命和钻进效率提供结构设计借鉴。

主 题 词：PDC钻头 PDC 残余应力 界面形状 数值模拟 热稳定性 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2023.07.011

馆 藏 号：203122603...