PDC钻头扭转冲击破岩机理及试验分析

扭转冲击载荷作用可以解决由于黏滑振动引起的PDC钻头过早失效问题,大大提高机械钻速。建立扭转冲击载荷作用下的PDC钻头单刀翼、多刀翼与岩石相互作用模型,并通过室内试验进行了扭转冲击载荷与静压载荷作用下的钻进对比试验,对PDC钻头扭转冲击破岩机理进行研究。红砂岩试验结果表明:在扭转冲击作用下,钻进相同深度红砂岩,可节约钻进时间36.6%;有扭转冲击作用的PDC钻头钻速均高于同等条件下静压载荷下PDC钻头的钻速,平均增长幅度为116.8%。黄砂岩试验结果表明:在扭转冲击作用下,PDC钻头钻速最高达到静压载荷条件下的152.3%;钻头直径为75mm的PDC钻头的最佳比钻压为0.16~0.24kN/mm。PDC钻头扭转冲击破岩机理的研究为PDC钻头的高效破岩奠定了理论基础。