冯一璟， 张来斌， 郑文培， 邓 嵘， 冯 定

(1.中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京 102249；2.西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500；3.长江大学机械工程学院，湖北荆州 434023)



潜孔钻头端面切削齿载荷仿真研究

冯一璟1， 张来斌1， 郑文培1， 邓 嵘2， 冯 定3

(1.中国石油大学(北京)机械与储运工程学院，北京 102249；2.西南石油大学机电工程学院，四川成都 610500；3.长江大学机械工程学院，湖北荆州 434023)

为使潜孔钻头布齿更加合理及为钻头结构改进提供理论依据，达到提高潜孔钻头破岩效率、延长其使用寿命的目的，需要了解潜孔钻头端面切削齿的载荷分布。为此，建立了平面、凸面和凹面3种端面形式的潜孔钻头三维模型，以显式动力分析软件ANSYS/LS-DYNA中常用的H-J-C模型为材料模型，并利用H-J-C模型中的等效屈服强度、压力、积累损伤等函数对潜孔钻头的破岩过程进行仿真，分析不同齿圈上切削齿的载荷状态，并将切削齿载荷分解到轴向、径向及切向3个方向，运用控制变量的方法对3种不同端面形式潜孔钻头的切削齿进行力学分析。研究结果表明：凹面潜孔钻头的轴向载荷峰值最大且径向载荷峰值最小；潜孔钻头切削齿载荷的主要差别在边齿及其相邻齿圈的切削齿上，与其余齿圈上的切削齿关系不大；潜孔钻头边齿的载荷最大，易损坏。模拟结果可为切削齿的选择、切削齿的分布及潜孔钻头的结构设计提供依据。

潜孔钻头；切削齿载荷；岩石破碎；仿真

潜孔钻头是冲旋钻井的专用钻头，在冲旋钻井过程中，潜孔钻头除了要随钻柱旋转外，还受到钻头上端冲击器的冲击作用，从而实现冲击旋转钻井。……