硅质白云岩PDC钻头齿型优选实验研究

Study on the Law of PDC Single Tooth Rock Breaking for Siliceous Dolomite  

邹德永 任尊亮 陈雅辉 潘龙 崔煜东

ZOU Deyong REN Zunliang CHEN Yahui PAN Long CUI Yudong

当钻遇硅质白云岩地层时，由于对PDC钻头齿破碎硅质白云岩地层的规律认识不清、选齿的盲目性，造成钻头出现打滑、崩齿、使用寿命短等问题。文章对可钻性级值为6.8级的硅质白云岩进行了常规齿、斧形齿及三棱齿的单齿破岩效率实验。通过实验结果发现，在相同切削条件下，斧形齿吃入岩石的深度最大，在切削岩石的过程中受到的切向力最小，发生粘滑振动的概率更低；其次为三棱齿；常规齿吃入岩石的深度最小，受到的切向力最大，发生粘滑振动的概率更高。其中，常规齿受到的切向力标准值是斧形齿的2.6倍，三棱齿受到的切向力标准值是斧形齿的 1.7倍。通过对斧形齿破岩规律研究，斧刃角 110°、直径 13ｍｍ的斧形齿的后倾角设置为 15°时破岩效率最高。研究结果对适用于硅质白云岩地层PDC钻头切削齿的选型和钻头优化设计提供了重要依据。