切削深度对PDC齿超高速破岩机理的影响分析

作者：李其州; 张凯^*; 周琴; 凌雪; 刘宝林; 王悦

来源：石油机械, 2022, 50(06): 1-15.

DOI：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2022.06.001

• 超高速
• 切削深度
• PDC
• ABAQUS
• 破岩机理

超高转速金刚石钻进技术具有破岩能耗低及钻进效率高等优点，是提高深硬地层机械钻速的有效手段之一。为探究切削深度对PDC切削齿超高速破岩机理的影响，利用ABAQUS软件建立了超高速线性切削模型，从破碎比功、切削力以及切屑形成机理几个方面进行了分析。分析结果表明：在切削速度为13 m/s的条件下，最佳切削深度为1.4 mm,此时破碎比功最小，PDC切削齿的破岩效率最高；超高速切削过程存在两个临界切削深度1.2 mm和1.4 mm,随着切削深度的增大，岩石的主要失效形式由塑性破坏转变为脆性破坏；当切削深度大于1.4 mm时，岩石塑性破坏再次占据主导地位；在超高速条件下，由于裂纹的萌生与扩展机制的不同，PDC切削齿的有效切削深度会减小，岩石更倾向于塑性破坏。所得结果可为进一步研究和应用超高转速金刚石钻进技术提供理论依据。

• 单位
  中国地质大学（北京）