钻头磨尖问题几何模型研究

对钻头磨尖问题进行研究，并描绘出制造相关的几何模型。本文提出了斜等距曲面的概念及相应公式，并介绍了它们在钻头磨尖中的应用，最后用具体算例实施了验证工作，表明本文所述方法的可靠性。     

金刚石钻头的低熔点浸渍工艺研究

金刚石钻头的无压浸渍工艺，是在装好金刚石的石墨模中放入骨架粉末和胎体材料。在以铜为合金的胎体材料中，加入一定数量的低熔点金属或合金。在适宜的覆盖剂保护下，胎体材料的熔化温度可以降低１００￣１５０℃。在熔化过程中，使金属或合金与铜合金相互作用，形成低熔点的液态化合物或共晶化合物，并具有较好的流动性和收缩性。在毛细管现象的作用下，液态金属能完善地浸渍整个碳化钨、骨架粉末的孔隙间、冷却凝固后，使钻头体、     

刀翼式PDC钻头的侧向力平衡设计

聚晶金刚石(PDC)钻头的侧向不平衡力是造成钻头涡动的主要原因之一，而侧向不平衡力取决于钻头的布齿结构，通过合理的布齿结构设计，可有效地控制侧向不平衡力的大小。在对POC钻头进行受力分析的基础上，建立了POC钻头受力计算模型，提出了通过调整刀翼周向位置使钻头的侧向不平衡力达到最小的优化设计方法。利用该方法进行了实例计算，结果表明，该设计方法能将POC钻头的侧向不平衡力控制在钻压的1％以内。     

偏轴钻具组合防斜效果的实验室评价

运用底部钻具组合运动状态模拟实验装置，在实验室内评价了偏轴钻具组合的防斜效果。根据钻头与地层相互作用模型，提出了以井斜趋势角为指标的综合评价方法，利用模拟实验数据对直径为311mm井眼中4种偏轴钻具组合的防斜效果进行了评价。结果表明，井斜趋势角可以作为综合评价钻具组合防斜效果的指标；使用扶正器可以提高偏轴钻具组合的防斜效果。     

麻花钻直线刃圆锥面刃磨法的数学建模

无论在各类标准或手册中,钻头的标准几何形状均没有明确地给定。由于几何形状描述参数不足以及描述的模糊性,无法唯一地确定直线刃圆锥面刃磨法的工艺参数。     

PDC钻头条件下圆喷嘴撞击射流井底流场的数值模拟

为了研究ＰＤＣ钻头条件下圆喷嘴射流撞击井底流场的基本规律，在分析ＰＤＣ钻头的基本水力结构特点的基础上，建立了ＰＤＣ钻头条件下并底结构的物理模型。采用ｋ－ε双方程模型封闭湍流Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程，利用求解压力耦合方程的半隐式方法，对这一物理模型条件下的流场进行了数值模拟，并将数值结果与实验研究结果进行了对比。结果表明，所建立的控制方程、控制条件以及所采用的数值方法是合理的根据数值结果，研究了ＰＤＣ钻头条件下，射流撞击井底时的流场结构、轴心速度变化规律以及井底漫流的流动规律。     

地层的各向异性对钻头侧向力的影响

应用有限元法,考虑地层的层理性,假设地层为横观各向同性的,根据弹性理论,对下部钻具组合及地层进行三维分析。把钻柱及相关地层作为整体考虑,钻柱部分采用三维梁单元,地层部分采用六面体等参单元附以四面体单元填充,通过适当的简化和处理,解决了微机内存不够的困难。编制了相应的计算程序,应用该程序,可以得到不同的地层倾角和地层倾向变化时钻头侧向力(并斜力和方位力)的变化情况。给出地层对钻头侧向力影响的定量解答。     

钻头磨损在线监测研究

本文研究了钻头磨损对钻削过程中振动加速度信号的动态特性的影响。发现加速度信号中敏感频率分量随着钻头磨损的增加呈明显的“碟形”规律变化。我们提出用敏感频率分量的自功率谱值(PSD)作为特征量。建立了特征量与钻孔数之间的状态空间方程;提出了钻头磨损在线自适应监测方法。该方法打破了故障诊断和状态识别中设置“阈值”的传统做法;另辟蹊径。     

提高矿用牙轮钻头轴承寿命的稀土渗碳研究

研究了稀土元素对牙轮钻头渗碳过程的影响。试验结果表明，加入稀土元素，使渗碳速度提高20％-30％，经渗碳-渗硼复合强化后，钻头轴承的寿命提高24．8％-27．8％，其穿孔米道提高率达25％-28％。     

PDC钻头切削表面流场挟沙能力分析

针对PDC石油钻头在使用过程中产生泥包的问题，进行了岩屑的受力情况和起动条件的分析，建立了计算模型，通过计算机数值模拟计算，可以得到井底流场的速度分布规律，为分析PDC钻头的排屑能力以及有效抑制泥包生成提供理论依据。