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第6期 一 7一
基于MATLAB的PDC钻头布齿软件设计
王涛,杨迎新,黄奎林,周建
(西南石油大学机电工程学院,四川 成都 610500)
[摘 要]PDC钻头结构形式变化多样,设计灵活性大,对地层变化的敏感性强,合理的布齿设计是保证PDc钻头工作性能的关
键,目前采用的图解调整法设计PDC钻头存在着效率低、欠灵活、有误差等缺点 本文在研究PDC钻头布齿设计理论和方法的
基础上,开发了PDc钻头布齿设计软件。该软件用MATLAB语言编写,具备强大的数据处理和图形绘制功能,具有布齿设计速度
快、精度高、可操作性强、使用方便等优点。
[关键词]PDC钻头;布齿;MATLAB;-~Mg-设计
PDC钻头 (PolycrystallineDiamondCompact 础理论和 以往 的设计经验 ,权衡各种设计方案 的
Bit) 自20世纪70年代 问世 以来,由于在软到中硬 利弊。
地层 中具有破岩效率高、进尺多、钻速快 、寿命 布齿方案调整阶段 ,根据用户需要 ,按照保
长、可靠性高、生产工艺相对简单等优点,在世 证PDC钻头寿命 、或保证PDC钻头的工作效率等
界石油、天然气等钻井领域得到 了广泛 的应用 。 需求 ,调整原来 的布齿方案 。PDC钻头设计 的重
但是, 目前国内在PDC钻头设计技术方面与 国外 点和难点是在布齿设计阶段、工作性能分析阶段
差距很大 ,还不具备独立设计新产品的能力 ,为 和布齿方案调整阶段。
此 ,开展PDC钻头布齿设计理论及方法的研究十
分重要。本文在现有PDC钻头技术的基础上,开
展 了PDC钻头布齿设计理论和方法的研究,并开 工 布
发 了基于MATLAB语言的PDc钻头布齿设计软 布 作 齿 绘
件 ,提高了PDC钻头设计工作的质量和效率。 日IJ 齿 性 方 制
期 ___● 设 —___■ 能 ___-. 案 布
1PDC钻头布齿方法研究
准 计 预 的 齿
PDC钻头在构造上很简单 ,整个钻头为一
备 方 测 调 图
整体 ,无运动部件 。PDC钻头布齿设计从根本上
案 分 整
讲 ,始终离不开设计和使用中的经验 ,研究的 目
析
的是希望在设计过程 中能最大 限度地减少对经验
的依赖程度 ,更合理地确定钻头各结构参数和切
2布齿 曲线的设计
削齿 的位置参数,最终获得高质量 的设计方案 。
本文将钻头设计分为前期准备 、提 出布齿方案设 布齿 曲线是指切 削齿实际的布齿轨迹线 ,它
计 、工作性能预测分析、布齿方案 的调整和绘制 绕轴线旋转与轴面或剖切平面相交形成的交线 即
布齿图五个阶段。 为钻头 的冠部形状 ,在井底平面的投影即为钻头
的刀翼形状 ,布齿 曲线 的设计,归根结底是冠部
前期准备工作阶段 的重点是 明确设计任务、
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