田红平，杨春雷

（江汉石油钻头股份有限公司，武汉430223）

PDC钻头自动优化布齿设计软件平台建立

田红平，杨春雷

（江汉石油钻头股份有限公司，武汉430223）

在PDC钻头产品结构中，布齿结构设计至关重要，直接影响PDC钻头的使用性能和寿命。利用PDC钻头切削力学分析程序计算钻头不平衡力和径向力／周向力比值，调整PDC钻头布齿结构，直到钻头力平衡与功力满足要求为止。采用人工探索的方式进行布齿结构设计，存在设计效率低、设计质量不稳定等缺点。利用MDO方法建立PDC钻头自动优化布齿设计平台，实现布齿结构自动优化设计，布齿结构设计时间仅为原来的1／16～1／8，其中人工干预时间仅为原来的1／96～1／48，布齿结构设计质量提高3～5倍，大幅降低了产品开发成本，提高了产品设计可靠性。

MDO；优化设计；PDC钻头；布齿结构

在PDC钻头设计过程中，布齿设计至关重要，直接影响PDC钻头的使用性能和寿命。目前，主要根据PDC钻头力学计算软件获得的钻头受力和切削情况调整PDC钻头布齿结构，采用人工探索的方式进行布齿设计，存在2个方面的问题：第一，设计效率低，布齿设计占用了大量的设计时间；第二，产品设计质量和可靠性不稳定，因设计经验和时间的限制，不能够获得最佳的布齿结构。国内外尚未见到能够实现PDC钻头自动优化布齿的设计平台。急需采用一种新的设计方法，提高产品设计的一致性与可靠性、缩短产品开发周期，而多学科、多目标优化设计（MDO）方法正是解决这一问题的有效手段。……