沖擊類鉆井提速工具專用PDC鉆頭設計與試驗

摘要：針對沖擊類鉆井提速工具與PDC鉆頭不匹配的問題,進行專用PDC鉆頭設計與試驗。分析了沖擊類鉆井提速工具與地層的適應性,得出扭力沖擊器適用于深部硬塑性地層,螺桿式液動沖擊器適用于深部硬脆性地層。通過模擬的方法,分析了鉆頭長度、截面積等結構參數對沖擊能量利用率的影響規律,得出鉆頭截面積越大、鉆頭長度越短,沖擊類提速工具沖擊能量利用率越高,越能發揮出工具的沖擊破巖能力。基于以上分析,結合硬地層PDC鉆頭優化設計原則,設計了沖擊類鉆井提速工具專用PDC鉆頭,主體刀翼5~7個、雙排高密度布齒,切削齒后傾角20~25°。試驗結果表明,專用PDC鉆頭與沖擊類鉆井提速工具的匹配性良好,但也存在一定的不適應性,需要根據現場應用情況進一步優化,著力增強鉆頭的耐磨性、攻擊性和抗沖擊能力。