基于PRO-E軟件的典型地質(zhì)PDC鉆頭的應(yīng)力分析.pdf

1、PDC（聚晶金剛石復(fù)合片）鉆頭的強(qiáng)度對鉆進(jìn)效果有著決定性影響。通過大量現(xiàn)場鉆進(jìn)結(jié)果表明，90％以上鉆頭因鉆頭體超前損壞和切削齒失效等因素導(dǎo)致鉆頭報廢，造成了大量浪費(fèi)。因此，有必要開展PDC鉆頭切削載荷和鉆頭強(qiáng)度等方面的研究，其具有重要的理論和實際意義。 論文通過對已失效鉆頭分析，總結(jié)出鉆頭失效類型有鉆頭體失效和切削齒失效，并討論了影響失效的主要因素，在此基礎(chǔ)上選擇了兩種典型的地質(zhì)PDC鉆頭作為研究對象。其次，從鉆頭切削齒與巖石之

2、間的相互作用關(guān)系展開分析，在巖石力學(xué)和類比金屬切削力學(xué)基礎(chǔ)上，導(dǎo)出了切削齒單元體模型剪切面和切削面上應(yīng)力公式。最后，采用PRO/ENGINEER軟件建立了典型地質(zhì)PDC鉆頭的三維實體模型，通過對模型進(jìn)行有限元分析，發(fā)現(xiàn)切削齒切削深度越深，切削齒上應(yīng)力越小，但切削齒的磨損速度加快；當(dāng)其它參數(shù)不變時，巖石力學(xué)參數(shù)越大，切削齒上應(yīng)力越大；當(dāng)切削深度一定時，切削面積與弧長越大，切削齒上應(yīng)力越小。根據(jù)分析的結(jié)果對鉆頭切削齒形狀進(jìn)行改進(jìn)，并對改進(jìn)后