PDC钻头设计基础.ppt

1、PDC钻头修订理念介绍，钻头截面结构剖面结构对钻头性能的影响，了解后，倒角特征力平衡设定修订切削结构特征新的设定修订软件的应用- IDEAS，内容， 钻头截面钻头截面直接影响以下性能：钻头稳定性钻头导向性布牙密度钻头寿命ROP清洗和冷却效果：钻头截面修订必须符合钻削环境，钻头截面结构为：顶点锥面鼻部外径圆弧面保径部分、顶点、锥面、鼻部、保径部分、外径圆弧面、 包括锥面在内的顶点钻头的几何中心点锥面通常以角度表示特征：深锥面(90 )浅锥面(150 )、深锥面的特征、优点：高稳定性中心区域金刚石靶率不足的地方：导向性差、清洗效果差、攻击能力低。 浅锥面的特点：优点：导向性强，清洗效果强，攻击性强

2、。 不足之处：稳定性差，金刚石靶率低。 鼻部位置定义、鼻部定义、鼻部曲面特征、大曲面(r ) :由于大表面积，达到良好的抗冲击能力，适合在硬夹层多的地层中使用。 小或尖曲面(r ) :可在切削片上形成高点式冲击，适用于柔软且均质性良好的地层。 得到高ROP .鼻部和中心距离的关系，鼻部和中心距离越小，肩部可以提供更大的表面积和布齿密度，柔软且研磨性强的地层和鼻部保径部位的距离越近，钻头冠部可以提供更大的冠面面积，可以得到更好的冲击能力，比较硬的地层、肩部、外径曲面和保径， 肩部从鼻部外缘线到过渡面的外径曲面外径曲面保持肩部和保径部分之间的平滑曲面。 保径有助于钻头的稳定和井眼尺寸的维持。 钻头

3、顶面的类型，4种常规类型：平抛面短抛面中，抛面长抛面的平抛面常用于坚硬、研磨性弱的地层，长面常用于柔软、研磨性强的地层。 钻头顶面的类型，钻头顶面的类型，钻头顶面的类型，钻头顶面的类型，倒角，这个角度的大小决定了PDC切削片攻击地层的能力。 大的倒角可以提高耐冲击性和研磨性。 减小后倒角可提高机器的钻孔速度。 钻头整体使用的后倾率不同，可以达到ROP和寿命等各种目的。10、30、后取、攻击性强，适用于软地层，能够得到高机械钻头速度。 攻击性弱，适合硬地层，机械钻速低。10、20、30、10、15、20、20、10、20、20、20、20、20、21、22、23、24、25、26、27、28、2

4、8、29、29、2 高ROP适用于所有的地层。 最好的应用是软地层中shale )适用于所有地层切片的寿命长的是研磨性砂岩地层较硬地层的典型应用是保径部位，6 blades/16 mm cutters 12.25”m 616 vpx，ER20091， 后倒角的配置钻头顶面特征切削结构多套切削特征单套切削结构- New IDEAS2力平衡工具翼分布工具翼和保径几何形状Lo-Vibe (可选)特性特殊切削结构(e.g. ARCS )、稳定性特性影响因素介绍、振动可能是由钻头的特征引起的有些特征可见，有些特征不可见。 所见特征为刃翼的形状和配置、保径形状、低研磨块等，所见特征有力平衡、复合板的性能、

5、结构等。 用于增强稳定性特征、切削结构，定义：以独特的设定修订配置PDC复合板，实现预期的性能和寿命。 目标：以独特的井底观盖模式满足不同的需求(硬度、研磨性、潜在的振动等)，达到用户的满意。 切削结构、钻头的性能和钻削效率直接受切削齿的配置类型的影响。 多种布牙的特点或许能达到理想的性能和寿命目的。重点，切削结构主要有两种类型：单模式的每一曲面轨迹对应于一个PDC齿多元模式的每一曲面轨迹对应于一个或多个PDC齿，切削结构的类型对应于最早和最常用的切削齿配置模式。 切削齿沿断面分布，达到完整的展望井底。 这种配置结构是单一模式，每颗牙都有自己的运动轨迹。 单模式、切削结构、单集(no redu

6、ndancy )、6 bladed bit、切削结构、逆时针、逆时针、单模式配置类型、逆时针、逆时针、单模式配置类型、逆时针攻击性相对较强。 反时针旋转非常稳定。 攻击性比按时修正的回转设计弱。 在单模配置类型、稳定性脊高、Rh1、Rh2、Rh1 Rh2=Rh1、切削结构、钻头的性能(稳定性)和挖掘效率(Rh1)的实际使用中，如果切削齿的配置方法不同，则可以达到钻头性能和寿命的最佳效果多元化切削齿的配置、切削结构、多元化是指多套切削齿结构，每套切削齿都包含一系列切削齿，各套切削齿各自的运动轨迹、切削结构、多元化切削齿的配置、多元化配置比单一模式明显的脊形结构、切削结构、多元化切削齿的配置、力平

7、衡、减少隐形振动的特点各不相同该程序对力、扭矩、钻孔时、PDC齿的磨损情况进行了修正。 本程序概括了不平衡力的大小、方向和相互关系。 切削结构、切削齿的位置是径向位置、截面角度、刃圆周角、倒角、侧面倒角、切削齿露出高度、切削结构、力平衡、切削齿的分布和定位，径向位置是指从钻头中心到复合单面中心点的距离。 倾斜角是指复合片材沿着钻头的截面方向与钻头轴线垂直的方向的夹角。 如力平衡、角位置图所示，穿过钻头的0基准线和复合片材面的中心线的角度侧面倒角是指通过复合片材面部的延长线和钻头中心线的夹角。 力平衡，从纵位置基准水平线到复合面中心线的垂直距离。 所有这些数据输入计算机程序利用先进的软件，有助于

8、模拟各切削齿和地层的切削模式和受力分析。力平衡、基本复合片材残奥表、力平衡、切削齿编号、径向位置、圆周角、齿高、截面角度、后倒角、侧倒角、复合片材尺寸、刀片编号以及fv=verticalforce(wob ) fc=circumferentialforce (rpm ) fr=radialforcefn=normal force (resultant )对称切削(理想状态)没有偏差的作用力产生(径向力)非对称的切削形状使钻头产生偏心运动偏差作用力其结果是偏心力使钻头横向移动。 Total Radial Force 0、力平衡、欠平衡力随着钻头的工作，钻头压力作用于切削齿，总扭矩也是由所有的旋转

9、力(FC )产生的。 力平衡，所有的径向力和旋转力合起来，决定欠平衡力的大小和方向。 两个欠平衡力的合力是总欠平衡力。 RIF、力平衡、直刃翼和螺旋刃翼的形状和配置对降低钻头的振动有一定的影响。 直刀翼、刀翼形状、直刀翼和螺旋刀翼对直刀翼来说，切削齿的径向力完全保持直径。 螺旋刃翼只有部分径向力作用于保径，比直刃翼的影响小。刃翼形状、直刀翼和螺旋刃翼(cont.)的低保径应力减少了钻头随保径本身旋转的概率。同时，旋转引起的振动破坏也最小化了。 减小施加于刃翼形状、螺旋刃翼、保径的应力，使振动的发生最小化，提高稳定性。 是保持力量平衡的主要构造。 刃翼形状、对称和非对称的刃翼是指相邻的两个刃翼之间的角度相等。 由于是对称的，所产生的振动反复且扩大，刃翼配置、对称和非对称的非对称刃翼通常夹在相邻的两个刃翼之间的角度不同。 和谐被打破，两个信号之间的间隔变得最大。 刃翼配置，Lo-Vibe (可选)限制咬入深度，提高稳定性。 (DOC )，ROP=DOC x RPM DOC=ROP/RPM，Lo-Vibe，1 )地层的特性和钻头截面的对应关系. a .柔软且研磨性1 .短抛物b