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题名棱锥齿-半抛齿物探钻头的设计及破岩仿真
被引量：1
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作者
黄志强
周操
马亚超
谢豆
朱晶
王德贵
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机构
西南石油大学机电工程学院
中国石油天然气集团公司宝鸡石油机械有限责任公司
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出处
《工程设计学报》
CSCD
北大核心
2021年第5期662-670,共9页
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基金
国家自然科学基金面上项目(51974272)
国家自然科学基金青年科学基金资助项目(51904263)
中国石油天然气集团有限责任公司“十三五”重大科技项目(2019A-3908)。
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文摘
在川渝地区复杂难钻地层的钻井勘探中,常规物探钻头存在破岩效率低、钻进速度慢、钻头使用寿命短、作业成本高等不足。因此,设计了棱锥齿和半抛齿两种新型硬质合金齿,并结合这2种齿的结构和工程实际设计了棱锥齿-半抛齿物探钻头,在钻头中间端面布置棱锥齿,边缘锥面均匀布置半抛齿。分析了棱锥齿和半抛齿的破岩机理,并采用有限元仿真方法,开展了棱锥齿与锥形齿、半抛齿与球形齿破岩的对比研究。结果表明:在冲击载荷和钻压作用下,相比于锥形齿,棱锥齿在岩石内部产生的应力更为集中;相比于球形齿,半抛齿切削刃切削挤压岩石时,在接触区域产生的应力更为集中;棱锥齿和半抛齿更容易破碎岩石,其破岩效率得到提高。开展了棱锥齿-半抛齿物探钻头和常规物探钻头的破岩仿真。结果表明:与常规物探钻头相比,棱锥齿-半抛齿物探钻头的钻进速度提升了38.3%,钻头的轴向加速度波动幅度减小了13%。研究结果可为棱锥齿-半抛齿物探钻头的研发提供理论支撑。
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关键词
棱锥齿
半抛齿
物探钻头
破岩机理
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Keywords
pyramidal tooth
half parabolic tooth
hammer bit
rock breaking mechanism
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分类号
TH763.5
[机械工程—精密仪器及机械]
TE921
[石油与天然气工程—石油机械设备]
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