试验研究 P DC 切削齿受力的试验研究梁尔国1 李子丰1 邹德永2(11燕山大学石油工程研究所 21中国石油大学(华东)石油工程学院) 摘要 为找出影响P DC 切削齿受力的因素及一般规律,利用P DC 切削齿对多种岩样进行切削试验,通过模拟实际钻井中不同的切削断面形状、重叠切削状态及磨损状态,研究了切削面积、接触弧长、岩石抗钻强度、切削齿磨损高度等因素对P DC 切削齿受力的影响规律。
结果表明,在切削面积相同的情况下,切削齿受力随接触弧长、岩石可钻性极值、切削齿磨损高度分别呈线性、幂函数和指数函数趋势增长。
基于试验结果,并结合后倾角的变化规律,引入弧长系数、磨损高度系数,建立了P DC 切削齿受力模型,这为P DC 钻头设计及合理使用、复合材料合成工艺等提供了参考依据。
关键词 P DC 切削齿 切削面积 弧长系数 磨损高度系数 受力模型 P DC 钻头以锋利、耐磨、能够自锐的聚晶金刚石复合片为切削元件,在软到中硬地层中钻进,综合经济指标明显高于其他类型钻头。
在钻遇硬地层、高研磨性地层或者软硬交错的硬夹层时,P DC 钻头磨损快,效率往往较低。
能以1只或最少数量的P DC 钻头完成整个井眼的钻探任务,无疑是最理想的状态P DC 钻头要在2个方面获得突破:一是钻头的科学、合理设计;二是复合片材料合成技术及工艺。
业内人士已经认识到,深刻认识和准确把握P DC 切削齿受力、磨损规律是上述技术获得突破的前提条件。
目前,国内外对影响切削齿破岩受力的主要因素及其影响规律都存在分歧[1-4],磨损齿的受力研究少有报道,而P DC 钻头绝大部分时间是在磨损状态下工作。
笔者采取试验分析方法,找出影响切削齿受力的因素及一般规律,建立P DC 切削齿受力模型,以期为P DC 钻头的合理设计与使用提供参考依据。
1 试验方案111 试验装置及工作原理试验装置主要包括CA618K -2型改装车床、岩样卡盘、QB -9型三轴测力仪、数据采集系统、P DC 切削齿(后倾角为5、10、15、20、25°)等,如图1所示。
