分体式钻头破岩特性与试验

摘要

钻头作为钻井工作中直接作用在岩石上的部件，其切削齿的破岩行为直接影响机械钻速。牙轮钻头在钻进时会出现外围齿圈先期失效和破岩效率低的问题，针对这些问题设计一种新型分体式牙轮钻头；建立钻头切削齿的运动学分析模型，对钻头关键参数影响进行分析，得到分体式钻头切削齿圈上特定点的位移、速度、加速度和运动轨迹。结果表明：分体式钻头中心小齿圈能提高心部破岩效率，分体式钻头对于井底岩石的切削和冲击作用更大，分体式钻头相对于常规钻头具有更好的中心破岩提速效果和更优的冲击切削性能；试验结果与模拟计算结果吻合，验证了钻头设计的合理性和理论分析的正确性。

关键词

分体式钻头 / 工作机制 / 运动学 / 井底模型 / 试验 / 破岩性能

基金资助

国家科技重大专项(2016ZX05038); 国家出国留学基金项目(201608515039); 重庆市自然科学基金面上项目(cstc2020jcyj-msxmX0412)