基于扭转振动的PDC钻头布齿角度对复合片磨损规律的影响研究

针对PDC钻头布齿角度对复合片磨损的研究现状与不足,本文提出了一种基于扭转振动的PDC钻头布齿角度对复合片磨损规律影响的研究方法。利用PDC钻头典型的几何学知识,分析PDC钻头布齿角度之间的关系以及对切削弧长、切削面积等的影响,建立PDC钻头的扭转振动模型,得到在振动下的位移、速度、转速等关键参数,然后利用磨损理论分析布齿角度对复合片磨损规律的影响。结果表明：前倾角的不同取值会引起PDC钻头复合片的磨损规律发生显著变化,而刃倾角对于PDC钻头体积磨损速度的影响非常复杂。作为布齿的重要参数,前倾角与刃倾角的取值会显著影响PDC钻头的性能,对其进行优化与合理取值,有利于提高PDC钻头复合片的使用寿命。本文的方法与结论对于进行PDC钻头复合片失效机理的研究具有参考意义。     

井下钻柱纵向横向耦合振动模型建立与数值分析

针对井下钻柱运动的复杂性,基于动力学理论,建立了井下钻柱纵向和横向耦合振动的数学模型,并进行数值求解及分析.根据井下钻柱的实际工况,以整个井下钻柱为研究对象,提出了钻柱纵向和横向耦合振动的动力方程,并利用解析法和无量纲法分别求解出其动刚度和动阻尼的表达式,以及钻柱前两阶振动的固有频率.分析结果表明:当井下钻柱振动频率增大时,其动刚度呈幅值衰减的周期性变化,而其动阻尼呈幅值增强的周期性变化;井下钻柱长度和横截面面积越大,其动刚度和动阻尼的幅值越小;井下钻柱的Poisson(泊松)比对其振动的动刚度、动阻尼和前两阶固有频率没有影响;同时,井下钻柱的第二阶固有频率始终大于第一阶固有频率.该文的研究方法和模型为井下钻柱钻具分析和结果优化提供了理论参考和实际意义.