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PDC钻头切削齿与岩石相互作用的研究

更新时间:2019-01-27
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PDC钻头切削齿与岩石相互作用的研究

摘 要

在钻井工程中,PDC钻头的使用非常多。目前,对于PDC钻头切削齿与岩石的相互作用的研究分析一直是钻井过程中的一个重点问题,受到钻井研究者的关注。目前国内外对PDC钻头切削齿钻进破岩过程中主要存在的问题,是少了相关的基础实验,从而进行研究。通过理论上的分析模型难以准确的求解出破岩过程中切削齿的状况,同时切削过程中是一个不断钻进的过程,对于PDC切削齿破碎岩石钻进过程中的瞬时分析这类的非线性问题,理论知识方法只能做出有限的工作。
  基于这样,本文在破岩过程理论分析的基础上,采用非线性有限元分析软件ANSYS,对PDC切削齿破碎岩石钻进过程的状况进行了仿真研究,并通过结果的变化得到破岩中的规律,对于PDC钻头的设计研究和性能分析有着重要的参考价值。本文主要完成了以下几个方面的研究工作:
  (1)研究了PDC切削齿的几何学,受力分析和与岩石的接触问题。
  (2)对PDC切削齿进行了运动分析和破损的探讨。
  (3)建立了PDC切削齿破岩过程的三维有限元模型,并得出结论。
  通过本文对PDC钻头切削齿破岩过程中的仿真研究,得出应力云图,受力分析图,速度分析图等结论,对PDC钻头的设计与改进有重要的指导意义,为优化破岩参数提供参考价值。
关键词:切削齿;切削运动;切削力;有限元仿真;ANSYS