PDC钻头、金刚石复合片钻头的使用参数介绍

2020-09-11 13:53:51

在钻进过程中，PDC钻头的复合片会受到磨损，尤其是对硬度大、研磨性强的地层，使钻头寿命缩短，机械钻速降低。为了解决这个问题，哈里伯顿公司提出了一种新的组合片优化设计方法，即在钻头刀翼上加入备用复合片来辅助主要复合片，如图1所示，以便在不牺牲钻头速度的情况下，最大限度地延长钻头寿命。其核心是：当主复合片无磨损或磨损较小时，备用复合片不切削或极少切削地层；当主复合片有磨损时，备用复合片被激活，以帮助主复合片一起切削地层。

当设计备用复合片时，有两个参数至关重要，第一个参数是主复合片与备用复合片之间的夹角(θ)，假设图2(a)中的钻头只有A、B两个复合片，且其径向方向和高度相同，该钻头逆时针旋转时，θ被称为主复合片与备用复合片之间的夹角；第二个参数是主复合片与备用复合片之间的相对距离(δ)，如图2(b)中所示，其中W为主复合片的磨损深度。通过对大量复合片进行磨损模拟分析，发现主复合片无磨损时，应选择合适的复合片相对距离，使备用复合片不与地层接触，从而提高机械钻进速度。换言之，需要调整δ，以满足钻头每转一圈时钻井距离(PPR)小于临界切削深度的条件；当主复合片磨损时，调整δ，使PPR大于CDOC，并满足θ≧150o，从而激活备用复合片，帮助切割地层，减少主复合片的过度磨损，延长钻头寿命。