摘要：随着我国油气资源探测重心不断向深层、超深层迈进，油气勘探难度不断增大，且深层硬地层岩石强度高及研磨性强，可钻性变差，导致整体机械钻速偏低。为提高深层硬岩的钻头破岩性能，锥形齿被广泛应用于混合布齿PDC (polycrystalline diamond compact，聚晶金刚石复合片)钻头设计，但锥形齿的破岩体积较小，其布齿方法需要更全面的理论支撑。为此，以破岩比功为目标函数，通过明确不同类型PDC齿在切削破岩过程中的切削力与切削能耗等物理参数，利用最大岩屑粒径和岩屑粒径分形维数建立了基于岩屑形貌分形特征的PDC齿破岩比功评估模型。同时，通过与常规平面形PDC齿对比，探究了锥形PDC齿的破岩性能，并分析了切削深度、切削角度与切削速度对PDC齿破岩性能的影响规律。结果表明，锥形PDC齿适用于大切削深度低能耗破岩，而常规PDC齿适用于高速小切削深度破岩，且2种PDC齿的工作角度均推荐为20°左右。锥形PDC齿适合布置在混合布齿PDC钻头的中心顶点和冠顶区域，而常规PDC齿适合加密布置在钻头的鼻部至肩部区域。研究结果可为揭示PDC齿破岩生成的岩屑粒径分布规律和指导混合布齿PDC钻头设计提供理论依据。

关键字：锥形PDC齿;切削破岩;分形维数;岩屑粒径;破岩比功

ISSN号：1006-754X

卷、期、页：32卷01期:23-31

发表日期：2024-07-15

期刊分区（SCI为中科院分区）：无

收录情况：北大中文核心期刊,CSCD（中国科技引文期刊）（核心）

发表期刊名称：工程设计学报

参与作者：陈振良

通讯作者：李欣龙,张润青,刘利,吴洪志

第一作者：赫文豪,史怀忠,黄中伟,熊超

论文类型：期刊论文

论文概要：赫文豪,李欣龙,张润青,刘利,史怀忠,黄中伟,熊超,陈振良,吴洪志，基于岩屑形貌分形特征的PDC齿破岩比功评估模型，工程设计学报，2024，32卷01期:23-31

论文题目：基于岩屑形貌分形特征的PDC齿破岩比功评估模型