【摘 要】
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内排屑PDC钻头的设计与研究是一项全新的课题,是实现獾式钻探的关键环节。本文针对内排屑PDC钻头的工作需求,运用CAD辅助设计技术,在钻头结构上进行了创新设计,设计出了内螺
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内排屑PDC钻头的设计与研究是一项全新的课题,是实现獾式钻探的关键环节。本文针对内排屑PDC钻头的工作需求,运用CAD辅助设计技术,在钻头结构上进行了创新设计,设计出了内螺旋刀翼PDC钻头、外螺旋刀翼PDC钻头、平头PDC钻头和正反螺旋刀翼PDC钻头四种类型的内排屑PDC钻头,分析了每种类型的内排屑PDC钻头的工作原理。对具有螺旋刀翼的PDC钻头进行了岩屑运移理论分析,得出了岩屑颗粒在螺旋刀翼上与内锥面处的受力分析表达式;为保证进入钻头内部的岩屑及时被螺杆向上输送走,建立了钻头钻速与螺旋输送量之间的数学表达式,为后面的各参数优化设计提供了理论借鉴。运用EDEM离散单元分析软件,对四种类型的PDC钻头进行了仿真分析,验证了钻头结构设计的有效性,得出了岩屑颗粒的速度矢量图与刀翼不同螺旋角下岩屑z向平均速度等可视化结果,为设计工作提供了大量帮助。通过对四种类型的内排屑PDC钻头进行室内81/2"全尺寸钻头破岩实验研究,验证了钻头结构设计的正确性,排出了无关结构的影响,得出了对钻头内排屑具有重要影响的结构与参数;根据实验结果,验证了主动防泥包装置设计的必要性,为后面的设计工作指明了方向。
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