PDC鉆頭、金剛石復合片鉆頭的使用參數(shù)介紹

2020-09-11 13:53:51

在鉆進過程中,，PDC鉆頭的復合片會受到磨損,，尤其是對硬度大、研磨性強的地層,，使鉆頭壽命縮短,，機械鉆速降低。為了解決這個問題,，哈里伯頓公司提出了一種新的組合片優(yōu)化設計方法,，即在鉆頭刀翼上加入備用復合片來輔助主要復合片，如圖1所示,，以便在不犧牲鉆頭速度的情況下,，最大限度地延長鉆頭壽命。其核心是：當主復合片無磨損或磨損較小時,，備用復合片不切削或極少切削地層,；當主復合片有磨損時，備用復合片被激活,，以幫助主復合片一起切削地層。

當設計備用復合片時,，有兩個參數(shù)至關重要,，第一個參數(shù)是主復合片與備用復合片之間的夾角(θ),，假設圖2(a)中的鉆頭只有A、B兩個復合片,，且其徑向方向和高度相同,，該鉆頭逆時針旋轉(zhuǎn)時，θ被稱為主復合片與備用復合片之間的夾角,；第二個參數(shù)是主復合片與備用復合片之間的相對距離(δ),，如圖2(b)中所示，其中W為主復合片的磨損深度,。通過對大量復合片進行磨損模擬分析,，發(fā)現(xiàn)主復合片無磨損時，應選擇合適的復合片相對距離,，使備用復合片不與地層接觸,，從而提高機械鉆進速度。換言之,，需要調(diào)整δ,，以滿足鉆頭每轉(zhuǎn)一圈時鉆井距離(PPR)小于臨界切削深度的條件；當主復合片磨損時,，調(diào)整δ,，使PPR大于CDOC，并滿足θ≧150o,，從而激活備用復合片,，幫助切割地層，減少主復合片的過度磨損,，延長鉆頭壽命,。