PDC切削齒
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-23
PDC切削齒的實例教程
為了研究多齒破巖對材料流動的影響，基于abaqus平臺進行了破巖過程中的有限元仿真建模與計算。計算配置與計算時間：i7處理器，16線程計算，6個小時左右計算完成。
1.1 PDC切削齒和巖石幾何模型與裝配
PDC切削齒的直徑Φ為13.44mm，采用兩齒進行建模；巖石尺寸為100mm×50mm×50mm（長×寬×高）。二者均在SOLIDWORKS進行三維幾何建模，并保存為Parasolid文件，導入到ABAQUS2017中。此外，PDC切削齒的切削深度設置為2mm，切削齒的前傾角及側轉角均為20度，兩個PDC切削齒中心間的距離為12mm。切削齒和巖石的裝配如圖#所示。
1.2 PDC切削齒和巖石網格劃分
PDC切削齒和巖石的網格劃分如圖#所示，二者均采用四面體網格進行劃分，PDC切削齒的網格數量為5241個，最小單元尺寸為0.263mm；巖石的網格數量140391，最小單元尺寸為0.268mm。單元類型選擇為四節點熱耦合四面體單元C3D4T，采用線性位移和線性溫度進行迭代計算。其中，巖石被加工區域以及PDC切削齒底端進行了網格細化，以保證計算的精確性。
1.3 PDC切削齒和巖石邊界條件設定
(1) 位移邊界條件
在有限元建模過程中，根據實際工況選擇將巖石底端進行固定約束，限制其六個方向自由度，如圖#所示。
(2) 約束條件
實際破巖過程中，PDC切削齒剛度遠大于巖石剛度，故可將PDC切削齒簡化為剛體，并施加剛性約束。在ABAQUS中，創建切削齒的體單元集合，并設置切削齒參考點以替代剛體的運動，將參考點與體單元集合進行耦合，如圖#所示。
(3) 速度邊界條件
由于將兩個PDC切削齒均設為剛體，且只與一個參考點RP-1進行耦合，故速度邊界條件只需施加在RP-1參考點上，如圖#所示。
展開 鉆頭上每一個包孕的金剛石都是小刃齒，鉆頭可看作有無數個刃的刀具。鉆頭鉆進巖石時，鉆頭上出露的棱角鋒利的金剛石刃齒以微切削、刻劃等方式來破碎巖石。磨削破巖屬于表面破碎，破巖效率較低。
3）金剛石鉆頭的正確使用
金剛石鉆頭適用鉆中到堅硬、研磨性地層和渦輪鉆井、深井超深井鉆井以及取芯作業。使用金剛石鉆頭前，井底要打撈干凈，保證沒有金屬落物。鉆頭剛下到井底時，要先用小鉆壓、低轉速跑合。然后采用相對較低的鉆壓（和牙輪鉆頭相比），較高的轉速和較大的排量鉆進。應盡量避免劃眼。如果必須進行劃眼，應采用低鉆壓和低轉速，操作要均勻，防止鉆頭規徑部分金剛石碎裂和過度磨損。
5、PDC鉆頭（Polycrystalline Diamond Compact Bit）
PDC鉆頭是聚晶金剛石復合片鉆頭的簡稱，亦稱聚晶金剛石切削塊鉆頭或復合片齒鉆頭。從1973年美國通用電氣公司引入PDC切削塊，研制出第一個PDC鉆頭后，PDC鉆頭便以其鉆速快、壽命長、進尺高等優勢，在石油鉆井中得到了廣泛的應用。幾乎所有鉆頭制造商都采用了這一技術，開始生產自己的PDC鉆頭系列。
1）PDC鉆頭的結構特點
PDC鉆頭由鉆頭體、PDC切削齒和噴嘴等部分組成，按結構與制造工藝的不同分為鋼體和胎體兩大系列。
剛體PDC鉆頭的整個鉆頭體都采用中碳鋼材料并采用機械 制造工藝加工成形。在鉆頭工作面上鉆孔，以壓入緊配合方式將PDC切削齒固緊在鉆頭冠部。鉆頭冠部采用表面硬化工藝（噴涂碳化鎢耐磨層、滲碳等）進行處理，以增強其耐沖蝕能力。這種鉆頭的主要優點是制造工藝簡單；缺點是鉆頭體不耐沖蝕，切削齒難以固牢，目前應用較少。
胎體PDC鉆頭的鉆頭體上部為鋼體，下部為碳化鎢耐磨合金 胎體，采用粉末冶金燒結工藝制造成型。用低溫焊料將PDC切削齒焊接在胎體預留窩槽上。
展開 
PDC切削齒的相關專題、標簽、搜索
PDC切削齒的最新內容
12、鉆頭正常磨損bit uniform wear:
指鉆頭在正常的鉆進過程中，因巖石的研磨作用而產生的切削元件、鉆頭外徑的磨損。牙輪鉆頭還包括由腔壁和軸承的摩擦引起的軸承磨損。
13、鉆頭異常磨損bit unfavorable wear:
因選型和使用不當或井下有落物等而導致鉆頭磨損過快或先期損壞。
這種鉆頭的主要優點是制造工藝簡單；缺點是鉆頭體不耐沖蝕，切削齒難以固牢，目前應用較少。
胎體PDC鉆頭的鉆頭體上部為鋼體，下部為碳化鎢耐磨合金 胎體，采用粉末冶金燒結工藝制造成型。用低溫焊料將PDC切削齒焊接在胎體預留窩槽上。碳化鎢胎體硬度高，耐沖蝕，因而胎體PDC鉆頭壽命長，進尺高，目前應用比較廣泛。
2）PDC鉆頭的工作原理
PDC鉆頭是以切削方式破碎巖石。
此外，PDC切削齒的切削深度設置為2mm，切削齒的前傾角及側轉角均為20度，兩個PDC切削齒中心間的距離為12mm。切削齒和巖石的裝配如圖#所示。
1.2 PDC切削齒和巖石網格劃分
PDC切削齒和巖石的網格劃分如圖#所示，二者均采用四面體網格進行劃分，PDC切削齒的網格數量為5241個，最小單元尺寸為0.263mm；巖石的網格數量140391，最小單元尺寸為0.268mm。
