川东北沙溪庙组硬质砂岩地层斧形PDC齿设计及破岩性能

作     者：荣准 张航 陶垒 马亚超 张琦 颜爽 曾皓 RONG Zhun;ZHANG Hang;TAO Lei;MA Yachao;ZHANG Qi;YAN Shuang;ZENG Hao

作者机构：中国石油西南油气田分公司川东北气矿 中国石油集团西部钻探工程有限公司工程技术研究院 西南石油大学机电工程学院 

基　　金：国家自然科学基金“热力复合作用下PDC钻头动态磨损机理与引磨力平衡布齿理论研究”(编号:51904263) 企事业单位委托科技项目“川东北气矿2022年五宝场区块沙溪庙组硬塑性岩石破碎机理与高效个性化钻头方案设计研究”(编号:XNSJS2022-54) 

出 版 物：《石油钻采工艺》 (Oil Drilling & Production Technology)

年 卷 期：2023年第45卷第4期

页      码：455-462页

摘      要：斧形PDC齿因其独特的齿形结构而具有优越的破岩性能,但对斧形PDC齿破岩性能与其齿刃角优化设计研究尚不明确。建立了切削齿切削与压入破岩结合的岩石破碎综合比能评价方法,利用破岩仿真模型,开展了斧形PDC齿齿刃角优化研究,并对优化后斧形PDC齿进行了破岩性能仿真。研究结果表明,随齿刃角逐渐增大,斧形PDC齿的岩石破碎综合比能呈“N”型变化趋势,齿刃角为130°的斧形PDC齿在硬质砂岩具有优异的破岩性能,其切削力较常规PDC齿降低了35%,切削破岩比能、压入破岩比能和岩石破碎综合比能分别较常规PDC齿降低20%、5.9%和10.5%。室内破岩试验表明斧形齿较常规齿切削破岩比能降低了35.2%,攻入性更强。该研究为川东北沙溪庙组硬质砂岩的个性化PDC钻头设计提供了理论基础。

主 题 词：川东北沙溪庙组 硬质砂岩 破岩工具 斧形PDC齿 齿刃角 破岩比能 

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

D　O　I：10.13639/j.odpt.202303002

馆 藏 号：203125162...