聚晶金刚石层厚度与复合片直径对PDC残余热应力的影响

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作者 杨添添 黄凯 《金刚石与磨料磨具工程》 北大核心 2024年第6期744-751,共8页

残余热应力是导致聚晶金刚石复合片(PDC)失效的原因之一。为提升PDC在实际使用过程中的性能,并为PDC的设计提供模拟计算依据,利用ANSYS建立PDC的参数模型,通过“热-结构”耦合法计算PDC的残余热应力值,分析PCD层和硬质合金层的厚度比及... 残余热应力是导致聚晶金刚石复合片(PDC)失效的原因之一。为提升PDC在实际使用过程中的性能,并为PDC的设计提供模拟计算依据,利用ANSYS建立PDC的参数模型,通过“热-结构”耦合法计算PDC的残余热应力值,分析PCD层和硬质合金层的厚度比及PDC直径对残余热应力分布特征的影响规律。结果表明:当PDC直径为16 mm、总厚度为13 mm时,其PCD层和硬质合金层的最佳厚度比为0.180;当PCD层厚度为2.0 mm时,PDC最佳直径值为18 mm;当PCD层厚度为3.0 mm时,应根据实际使用情况确定PDC最佳直径值。 展开更多

关键词 有限元分析 聚晶金刚石复合片 残余热应力 聚晶金刚石层厚度 pdc直径

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PDC钻头钻进仿真系统数字化方法研究 被引量：14

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作者 任海涛 杨迎新 +2 位作者 陈炼 闫静 周春晓 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第5期150-154,共5页

PDC钻头和岩石的数字化技术是PDC钻头钻进仿真系统的关键技术之一。介绍了PDC齿、井底和井壁的数字化方法,分析、对比了PDC齿不同数字化方法的优缺点,研究了PDC齿、井底和井壁表面上各离散点坐标的计算模型,并在Matlab环境下实现了钻进... PDC钻头和岩石的数字化技术是PDC钻头钻进仿真系统的关键技术之一。介绍了PDC齿、井底和井壁的数字化方法,分析、对比了PDC齿不同数字化方法的优缺点,研究了PDC齿、井底和井壁表面上各离散点坐标的计算模型,并在Matlab环境下实现了钻进仿真系统几何模型的可视化。为利用数字仿真技术研究复杂钻进条件下PDC钻头与岩石的相互作用关系奠定了基础。 展开更多

关键词 pdc钻头 数字化 仿真 复杂钻井 pdc齿 岩石

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实体PDC钻头流场数值模拟与实验验证 被引量：23

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作者 黄红梅 翟应虎 +2 位作者 王辉 周卫东 杨燕周 《石油大学学报（自然科学版）》 EI CSCD 北大核心 2005年第3期49-52,共4页

利用计算流体动力学技术对聚晶金刚石(PDC)钻头(型号为BK432)的三维湍流进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的切削齿和射流喷嘴对流场的影响。流场的网格划分采用局部加密的混合网格形式,保证了计算精度和运算速度。流场的三维模拟结果... 利用计算流体动力学技术对聚晶金刚石(PDC)钻头(型号为BK432)的三维湍流进行了数值模拟。模拟中考虑了钻头的切削齿和射流喷嘴对流场的影响。流场的网格划分采用局部加密的混合网格形式,保证了计算精度和运算速度。流场的三维模拟结果揭示了钻头流场存在低速区、回流区和滞流区域,为钻头水力结构优化分析奠定了理论基础。为了对数值模拟的结果进行检验,建立了PDC钻头流体测试实验台架,利用粒子成像测速技术对PDC钻头4个喷嘴的出口流场进行了测试。将测试的喷嘴轴向速度与数值模拟结果进行了对比分析,两者吻合较好。 展开更多

关键词 聚晶金刚石钻头 pdc 三维湍流 数值模拟 切削齿 射流喷嘴 流场 网格划分

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全局力平衡PDC钻头布齿优化设计 被引量：8

4

作者 马亚超 张鹏 +2 位作者 黄志强 邓嵘 喻洪梅 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第20期2412-2419,2428,共9页

针对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在钻井破岩过程中因受力不平衡,导致钻井倾斜、井径扩大、钻头产生横向振动和涡动,造成钻头早期失效的问题,基于已有PDC钻头切削力学知识,构建了PDC钻头弯曲力矩及全局力平衡布齿优化设计模型,并提出模型... 针对聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在钻井破岩过程中因受力不平衡,导致钻井倾斜、井径扩大、钻头产生横向振动和涡动,造成钻头早期失效的问题,基于已有PDC钻头切削力学知识,构建了PDC钻头弯曲力矩及全局力平衡布齿优化设计模型,并提出模型求解方法。布齿设计实例结果表明,采用全局力平衡布齿设计方法得到的布齿结构可使PDC钻头在不同进尺条件下均能保持全局力平衡状态,尤其低进尺(小于1 mm)时的力平衡状态得到极大改善,提高了PDC钻头的钻井稳定性,对于改善钻头受力、提升钻头使用寿命、提高钻井质量与效率具有重要意义。 展开更多

关键词 全局力平衡 聚晶金刚石复合片钻头 布齿 克里金模型

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模块化布齿的新型PDC钻头破岩特性 被引量：7

5

作者 田家林 付传红 +4 位作者 杨琳 庞小林 杨志 李友 朱永豪 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第1期136-141,共6页

针对现有PDC钻头破岩过程中比压会随着磨损增加而迅速减小的特点,设计一种比压可控的模块化PDC钻头(模块钻头)。首先进行模块钻头切削单元布置方法设计,分析和优化钻头的有效切削刃长,在此基础上建立模块钻头切削齿破岩过程的力学模型,... 针对现有PDC钻头破岩过程中比压会随着磨损增加而迅速减小的特点,设计一种比压可控的模块化PDC钻头(模块钻头)。首先进行模块钻头切削单元布置方法设计,分析和优化钻头的有效切削刃长,在此基础上建立模块钻头切削齿破岩过程的力学模型,分析切削面积、切削深度、切削齿半径、载荷之间的关系。通过对比现场试验与算例结果,验证模块钻头的破岩特性。研究结果表明:模块钻头能减小有效切削刃长,保证切削单元的钻进比压,增加切削齿的切削深度、切削面积和切削载荷,提高钻头的有效破岩体积,增加钻头的总进尺。通过模块化布齿设计布置,模块钻头可填补常规PDC钻头与孕镶钻头之间的空白。 展开更多

关键词 钻井 pdc钻头 切削单元 破岩 机械钻速 使用寿命

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硬岩地层PDC钻头不良工况原因分析与改善措施 被引量：7

6

作者 王红波 舒尚文 +1 位作者 孙起昱 段隆臣 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 2012年第3期41-45,共5页

传统PDC钻头在硬岩地层钻进时,不良工况多,钻头寿命及钻进效率非常低。为了找出硬岩地层PDC钻头不良工况发生的原因,以四川元坝地区须家河组致密砂岩为例,建立单个PDC复合片切削岩层的模型,分别对模型中复合片及微小岩块进行受力分析,... 传统PDC钻头在硬岩地层钻进时,不良工况多,钻头寿命及钻进效率非常低。为了找出硬岩地层PDC钻头不良工况发生的原因,以四川元坝地区须家河组致密砂岩为例,建立单个PDC复合片切削岩层的模型,分别对模型中复合片及微小岩块进行受力分析,发现单个复合片受力随切入岩石弧长、岩石的内摩擦角及黏聚力的增加而增加。视所有复合片破岩的临界钻压及扭矩为整个钻头受到岩石的作用力,钻头受力超出转盘的输出钻压及扭矩会导致不良工况的发生。最后,从提高PDC钻头结构使其能适应硬岩钻进,及使用PDC钻头伴侣来改善PDC钻头的切削条件两方面提出了PDC钻头不良工况的改善措施。 展开更多

关键词 硬岩地层 pdc钻头 不良工况 受力分析 改善措施

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异形PDC齿切削破岩提速机理研究 被引量：10

7

作者 刘伟吉 阳飞龙 +2 位作者 祝效华 罗云旭 何灵 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第17期2133-2141,共9页

在室内切削实验基础上基于有限元二次开发建立了异形齿切削及全钻头破碎非均质花岗岩的三维数值仿真模型,研究了12种形状聚晶金刚石复合片(PDC)齿切削非均质岩石过程中的切向力、法向力、岩屑、破岩比功,并研究了齿形对全尺寸钻头破岩... 在室内切削实验基础上基于有限元二次开发建立了异形齿切削及全钻头破碎非均质花岗岩的三维数值仿真模型,研究了12种形状聚晶金刚石复合片(PDC)齿切削非均质岩石过程中的切向力、法向力、岩屑、破岩比功,并研究了齿形对全尺寸钻头破岩效率的影响。研究结果表明:锥形齿的切向力最小,破岩比功最高,对应的锥形齿钻头的进尺也最小;三平面齿的法向力和切向力均为最大;破岩比功最低的齿为双曲面齿;进尺最大的全钻头齿形为更易吃入岩石的鞍形齿、双曲面齿以及斧形齿。 展开更多

关键词 花岗岩 pdc齿 全钻头 切削力 破岩比功

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PDC钻头复合片磨损规律研究 被引量：9

8

作者 刘杰 樊冀安 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 1999年第1期37-39,共3页

在理论分析的基础上，建立了一种简便实用的复合片磨损实验方法，即采用了复合片在车床上磨损方式模拟ＰＤＣ钻头切削齿切削岩石的方法进行了大量的实验研究。研究分析了复合片齿的体积磨损速度与切削正压力、切削线速度、磨损弦长及岩... 在理论分析的基础上，建立了一种简便实用的复合片磨损实验方法，即采用了复合片在车床上磨损方式模拟ＰＤＣ钻头切削齿切削岩石的方法进行了大量的实验研究。研究分析了复合片齿的体积磨损速度与切削正压力、切削线速度、磨损弦长及岩性间的关系，并由实验结果得出了复合片磨损速度模式。 展开更多

关键词 复合片钻头 钻头 磨损 pdc钻头 钻井

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PDC钻头在胜利油田深井钻井中的应用 被引量：17

9

作者 常领 陈华忠 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2007年第4期92-93,共2页

胜利油田为提高深井钻井速度,试验应用了PDC钻头,结果表明,深井钻井应用PDC钻头可大幅度提高机械钻速,缩短建井周期,降低钻井成本,经济效益明显。通过大量的现场试验,扩大了PDC钻头在胜利油田的使用范围,并取得很好的效果,初步形成了PD... 胜利油田为提高深井钻井速度,试验应用了PDC钻头,结果表明,深井钻井应用PDC钻头可大幅度提高机械钻速,缩短建井周期,降低钻井成本,经济效益明显。通过大量的现场试验,扩大了PDC钻头在胜利油田的使用范围,并取得很好的效果,初步形成了PDC钻头推广应用区域模式。详细介绍了胜利油田不适用PDC钻头钻进的地层岩性,给出了钻头选型及钻井参数选择原则,并对应用效果进行了分析。 展开更多

关键词 深井钻井 pdc钻头 机械钻速 胜利油田

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PDC刀具的刃磨与材料去除机理研究 被引量：2

10

作者 张高峰 张璧 邓朝晖 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期33-38,共6页

分别采用固结磨粒刃磨与游离磨粒刃磨的方法对PDC(Polycrystalline Diamond Compact)刀具进行了刃磨试验,利用扫描电镜观察了采用2种不同方法刃磨的PDC刀具刃口形貌,发现固结磨粒刃磨时容易出现刃口崩刃现象,而游离磨粒刃磨则获得了较... 分别采用固结磨粒刃磨与游离磨粒刃磨的方法对PDC(Polycrystalline Diamond Compact)刀具进行了刃磨试验,利用扫描电镜观察了采用2种不同方法刃磨的PDC刀具刃口形貌,发现固结磨粒刃磨时容易出现刃口崩刃现象,而游离磨粒刃磨则获得了较高的刃磨品质.基于PDC刀具材料本身的物理与力学性能以及2种刃磨方法各自的特点,探讨了影响PDC刀具刃磨品质的主要因素,并针对游离磨粒刃磨的特点,提出了脆性材料的游离磨粒滚动去除机制. 展开更多

关键词 抛光 聚晶金刚石复合片 研磨 刀具刃磨

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PDC钻头切削齿位置参数的测量 被引量：3

11

作者 张厚美 曾春元 杨雄 《石油机械》 北大核心 1995年第5期1-7,共7页

给出了一种间接测量ＰＤＣ钻头切削齿位置参数的方法。可测量的位置参数有切削齿复合片的圆心坐标及负前角、侧偏角等。测量原理是在每个切削齿复合片圆周边缘上找３个点，测出其坐标值。这３个测点构成１个三角形，三角形对应的外接圆... 给出了一种间接测量ＰＤＣ钻头切削齿位置参数的方法。可测量的位置参数有切削齿复合片的圆心坐标及负前角、侧偏角等。测量原理是在每个切削齿复合片圆周边缘上找３个点，测出其坐标值。这３个测点构成１个三角形，三角形对应的外接圆圆心就是复合片圆心，三角形所在平面的法线方向决定了切削齿的角度。最后介绍了测量坐标的简易装置和按测量结果进行计算的方法，并估计了测量误差。 展开更多

关键词 金刚石 钻头 切削齿 参数 测量 钻井

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济阳坳陷深部地层PDC钻头优化设计与应用 被引量：7

12

作者 薄和秋 苏锦正 海罗.史莱斯塔 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2011年第3期57-61,共5页

济阳坳陷北部沾车凹陷的沙3段、沙4段及中生界地层岩石强度高,研磨性强,可钻性差,严重制约着该地区深井、中深井钻井速度的提高。为此,对该地区26口井的地质资料、钻头使用资料和测井资料进行了分析和处理,得到了地层的强度、可钻性和... 济阳坳陷北部沾车凹陷的沙3段、沙4段及中生界地层岩石强度高,研磨性强,可钻性差,严重制约着该地区深井、中深井钻井速度的提高。为此,对该地区26口井的地质资料、钻头使用资料和测井资料进行了分析和处理,得到了地层的强度、可钻性和研磨性等参数的定量数据,据此设计和优选了适用于不同地层特性的PDC钻头,并介绍了其主要特性。优选的PDC钻头进行了现场试验,其中1只Ф215.9 mm MSX516 M钻头在7口井进行了试验应用,累计进尺2 687.00 m,总纯钻时641.00 h,平均机械钻速4.19 m/h;1只Ф215.9 mm RSR516S钻头在3口井进行了试验应用,累计进尺1 970.00 m,总纯钻时729.50 h,平均机械钻速2.70 m/h;1只Ф215.9 mmMSX813 M型钻头在3口井进行了试验应用,累计进尺373.46 m,总纯钻时262.70 h,平均机械钻速1.42 m/h。几只设计优选的钻头与邻井所用其他钻头进行了使用情况对比,结果表明,不论是平均机械钻速还是单只进尺都有了大幅度提高。 展开更多

关键词 pdc钻头 优化设计 机械钻速 济阳坳陷 胜利油田

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PDC实钻性能的测试与评价 被引量：1

13

作者 孙荣军 谷拴成 +2 位作者 石智军 张幼振 张献振 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2018年第3期86-90,共5页

在总结分析国内外有关PDC切削齿性能测试方法的基础上,采用常规检测方法对不同生产厂家的5种PDC产品的磨耗比、冲击韧性和热稳定性进行测试、评价和优选,并对优选出的2种PDC在微钻试验平台上进行实钻性能测试。结果表明:用微钻试验的钻... 在总结分析国内外有关PDC切削齿性能测试方法的基础上,采用常规检测方法对不同生产厂家的5种PDC产品的磨耗比、冲击韧性和热稳定性进行测试、评价和优选,并对优选出的2种PDC在微钻试验平台上进行实钻性能测试。结果表明:用微钻试验的钻进效率衰减系数和钻进效率均峰值来评价PDC实钻性能,方法科学,数据准确,结果实用,可作为煤矿用PDC钻头切削齿选型的参考依据。 展开更多

关键词 微钻试验台 聚晶金刚石复合片切削齿 实钻性能评价 选型研究

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激光-PDC钻头联合破岩机理及特性研究 被引量：1

14

作者 黄志强 梁耀文 +2 位作者 陈科 翟预立 雷雨薇 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期315-324,共10页

随着我国油气勘探逐步向深层、超深层和复杂难钻岩层转移,现有的机械钻头存在着破岩效率低及作业成本高等问题。因此,提出了一种新型激光-PDC钻头,以实现高效破岩和节能降耗。采用有限元方法,基于岩石HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模... 随着我国油气勘探逐步向深层、超深层和复杂难钻岩层转移,现有的机械钻头存在着破岩效率低及作业成本高等问题。因此,提出了一种新型激光-PDC钻头,以实现高效破岩和节能降耗。采用有限元方法,基于岩石HJC(Holmquist-Johnson-Cook)本构模型,建立了激光-PDC(polycrystalline diamond compact,聚晶金刚石复合片)钻头联合破岩非线性动力学模型,开展了激光-PDC钻头联合破岩仿真研究。仿真结果表明:激光的辐射作用使岩石表面受辐射区域产生了较高的温度和较大的预应力,进而在岩石表面形成了相互贯穿的损伤带,降低了岩石强度,更有利于切削齿破碎岩石;与无激光单PDC钻头相比,激光-PDC钻头在破岩过程中受到的反扭矩降低了24.8%,钻头轴向加速度波动幅度降低了10.5%,钻进位移增加了8.67 mm,钻进速度提升了112.79%。搭建了激光-机械联合破岩实验台架,进行了激光-PDC钻头联合破岩实验。实验结果表明,激光-PDC钻头联合破岩有着更好的钻进稳定性和连续性,大大提高了破岩效率。研究结果为激光-机械破岩技术的发展和应用提供了一定的理论支撑和技术支持。 展开更多

关键词 激光-pdc(polycrystalline diamond compact 聚晶金刚石复合片)钻头 联合破岩 激光辐射 破岩特性

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PDC钻头参数化设计平台研究 被引量：2

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作者 况雨春 刘强 +1 位作者 韩一维 王芳 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期624-631,共8页

随着聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头个性化设计的提出与发展,传统人工探索式PDC钻头设计方法效率低、周期长、设计质量不稳定、优化调整过程复杂,难以满足PDC钻头多种类小批量的发展需求。针对人工探索式... 随着聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)钻头个性化设计的提出与发展,传统人工探索式PDC钻头设计方法效率低、周期长、设计质量不稳定、优化调整过程复杂,难以满足PDC钻头多种类小批量的发展需求。针对人工探索式设计方法的不足与PDC钻头个性化设计高效率、高质量、易修改的市场需求,研发了基于Siemens NX(或称UG)三维设计软件的PDC钻头参数化设计平台,其功能主要包括需求分析、设计建模、性能分析、结果输出。平台设计有完整的参数化系统结构和以人机交互为核心的操作界面;分析和对比多种切削齿建模方法,采用完全参数驱动的自动布齿方案;结合传统建模方法和计算机辅助设计特性,实现了钻头体模块化设计建模。实例表明,该平台可以提高设计效率,缩短研发周期,降低劳动强度,保障设计质量,满足设计需求,对推进个性化钻头的研究和提升国内PDC钻头设计水平有积极意义。 展开更多

关键词 pdc钻头 完全参数驱动 模块化设计 设计平台

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金刚石复合片(PDC)“黑心”现象的分析及解决方案

16

作者 张琪 巫兴胜 王健牛 《工具技术》 北大核心 2008年第8期74-75,共2页

D—D结合类金刚石复合片(PDC)的"黑心"现象是影响PDC产品质量的重要因素,本文针对"黑心"现象,分析其产生机理并提出一些见解和解决方案。

关键词 金刚石复合片 pdc 黑心

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基于不同母材的PDC钎焊强度的影响因素分析 被引量：4

17

作者 张素慧 戴勇波 +2 位作者 李耿 王传留 潘卓轩 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期198-202,共5页

随着聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在复杂地层的应用范围不断扩大,对PDC复合片与钻头体材料的焊接强度要求越来越高,为了探究PDC复合片和不同钻头体材料的钎焊工艺,选用2种基体材料(胎体式和钢体式PDC钻头试样,以下简称胎体试样和碳钢试样)... 随着聚晶金刚石复合片(PDC)钻头在复杂地层的应用范围不断扩大,对PDC复合片与钻头体材料的焊接强度要求越来越高,为了探究PDC复合片和不同钻头体材料的钎焊工艺,选用2种基体材料(胎体式和钢体式PDC钻头试样,以下简称胎体试样和碳钢试样)、2种钎料,采用火焰钎焊和高频感应钎焊,研究了钎焊温度、钎料、钎焊方式对PDC复合片和不同基体材料焊接性能的影响,得出了剪切强度随温度的变化曲线。同时,采用光学显微镜对PDC的焊缝断面进行了观测。结果表明,PDC复合片与胎体试样钎焊时,为硬质合金间的钎焊,钎料与母材润湿效果好,剪切强度值较高;PDC复合片与碳钢试样钎焊时,为硬质合金和异种材料间的钎焊,为了提高剪切强度,可适当提高钎焊温度或采用Ni含量高的钎料。 展开更多

关键词 pdc复合片 基体材料 钎焊 剪切强度 温度 pdc钻头

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胎体式PDC钻头基体制作新工艺 被引量：4

18

作者 徐玉超 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第2期126-129,共4页

为降低胎体式PDC钻头的制造成本,并保证钻头的强度,利用计算机三维设计技术重新设计了PDC钻头内部钢芯的结构。分步进行了烧结刀翼小样和PDC钻头基体试验,并进行了相应的温度试验、强度试验、复合片焊接试验和现场试验,未发生基体表面... 为降低胎体式PDC钻头的制造成本,并保证钻头的强度,利用计算机三维设计技术重新设计了PDC钻头内部钢芯的结构。分步进行了烧结刀翼小样和PDC钻头基体试验,并进行了相应的温度试验、强度试验、复合片焊接试验和现场试验,未发生基体表面破裂、碳化钨胎体脱落现象,验证了新工艺的可靠性。对比了采用新工艺和原有工艺制作215.9mm 5刀翼胎体式PDC钻头基体的成本,结果表明,采用新工艺钻头基的制作体成本降低了54%。研究表明,采用新工艺制作胎体式PDC钻头基体的成本明显降低,强度可靠,完全可以满足现场使用要求,具有推广应用价值。 展开更多

关键词 聚晶金刚石复合片钻头 胎体 制作工艺 碳化钨

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PDC刀具切削参数对切削力和表面粗糙度的影响 被引量：5

19

作者 王进保 李立惟 +1 位作者 姜伟 李吉刚 《工具技术》 2010年第10期26-29,共4页

研究了PDC刀具的切削参数对切削力和表面粗糙度的影响。结果表明进给量和背吃刀量是影响切削力的主要因素,切削速度对切削力的影响较小。小进给量、高切削速度有助于提高工件表面光洁度。

关键词 金刚石复合片 pdc刀具 切削力 表面粗糙度

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智能仿生PDC钻头的破岩数值模拟 被引量：2

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作者 吴泽兵 袁若飞 +1 位作者 张文溪 黄俊杰 《科学技术与工程》 北大核心 2023年第16期6870-6880,共11页

为解决普通孕镶金刚石钻头(普通钻头)破岩效率低、钻进不稳定、不耐磨以及不能根据地层选择合适形态破岩等问题,结合仿生原理和非平面结构设计了新型聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)齿和钻头底唇面,提出一种在... 为解决普通孕镶金刚石钻头(普通钻头)破岩效率低、钻进不稳定、不耐磨以及不能根据地层选择合适形态破岩等问题,结合仿生原理和非平面结构设计了新型聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)齿和钻头底唇面,提出一种在钻头底唇面安装传感器进行岩性识别,可选择合适形态破岩的智能仿生PDC钻头(智能钻头)。利用机器学习,基于现场钻井数据对岩石性质进行分类。分析了智能钻头切削结构针对软中硬地层和硬地层具有两种工作形态,基于建立的切削模型和岩石失效准则,对智能钻头和普通钻头的破岩过程进行数值模拟对比,结果表明:机器学习的加权KNN(K-nearest neighbor)算法可很好避免样本重叠问题,可精确对岩石性质分类,其训练模型可提供给传感器进行岩性识别。破碎砂岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面和仿生底唇面保持同一高度破岩,对比普通钻头,其破岩比能和切削力明显更小,表明其效率更高、切削更稳定;破碎花岗岩时,智能钻头经传感器调节将具有PDC齿的底唇面下放破岩,其破岩效率明显高于普通钻头,也更稳定。研究成果对石油钻井设备智能化发展有重要意义。 展开更多

关键词 仿生 非平面结构 机器学习 智能 聚晶金刚石复合片(pdc)钻头

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