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摘要
针对常规齿PDC钻头在硬地层钻进中出现的磨损大，崩齿、碎齿严重等问题，各种异形齿被广泛用于钻头设计。为探究和优化单一齿形及混合齿形PDC钻头的布齿间距，提高PDC齿在花岗岩地层的破岩效率，进行了相同形状PDC齿组合切削破岩室内试验和平面PDC齿与异形齿混合布齿数值仿真实验。研究结果表明：在切削花岗岩且切深为1.0 mm时，平面齿组合的最优布齿间距为10 mm，斧形齿为12 mm，锥形齿为3 mm，三平面齿为11 mm。混合布齿组合中，“平面齿+斧形齿”的最优布齿间距为6 mm，“平面齿+锥形齿”为8 mm，“平面齿+三平面齿”为9 mm。在不同的组合中，包含三平面齿的组合其破岩比功最低，破岩效率最高。研究结果对单一齿形钻头以及混合齿钻头的齿形选择和布齿间距优化具有重要的参考作用。
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单位中国石油集团渤海钻探工程有限公司第一钻井工程分公司; 石油大学机电工程学院
