矿用牙轮钻头原理图生成的数学模型

根据矿用牙轮钻头的布齿原则，利用坐标变换的方法，建立了其生成原理图的数学模型，并开发了相应的ＣＡＤ软件．该软件还可进行覆盖系数分析，提供优化布齿的依据     

三牙轮钻头喷射流至井底位置及喷距的计算

本文在以钻头中心线为Z轴,钻头顶部端面为XOY平面所建立的空间坐标系OXYZ中,推导了射流轴线方程及井底形状曲面方程,从而提出了确定牙轮钻头喷射射流冲击井底位置及喷距计算的一种解析方法,并给出了计算机程序框图及计算示例。与原来的图解法相比,解析法具有简单、准确及通用性好等特点,为钻头设计及喷射钻井参数设计提供了方便。     

三牙轮钻头井底平面流场物理模型及相关性检验

在某些筒化及假设的前提下，建立了三牙轮钻头井底平面流场物理模型，并进行了实验验证。实验结果表明，井底平面流场服从所建立的物理模型，从而为井底流场的计算机模拟奠定了基础。     

牙轮钻机水箱口溢水改造

该文分析了牙轮钻机水籍的现状及存在问题。详细分析了水箱口溢水的主要原目及具体的改造方案，对改造后的效益做出了详细的论述，充分发挥公司的设备效率，解决生产中存在的实际问题。     

牙轮钻机垂直振动分析及控制

从理论上分析了垂直振动的产生原因及其与钻进参数的关系。在此基础上，应用模糊控制理论，提出了垂直振动超限时改进的一维模糊控制方法及控制策略，并在牙钻机实验台上进行了控制实验。结果表明，当垂直振动超限时，该控制方法可使其迅速降至设定值附近；当垂直振动小于设定值很多时，钻进参数会自动提高，以保证钻进效率。     

井底条件下牙轮钻头润滑系统工况的模拟实验研究

对牙轮钻头润滑密封储油系统在井底高温条件下的容积及压力变化进行了模拟实验。通过实验及对钻头实际工况的分析得出，在井底因高温及钻头动载所造成的密封储油系统的容积变化约为2%-3%，系统的内外差约为0．3－0．5MPa。     

新型材料在牙轮钻头轴承中的应用

在分析钻头轴承系统工件条件的基础上,提出了钻头轴承材料应其备的基本性能。通过对国产新型耐磨材料的物理机械性能的分析,模拟钻井工况的材料磨损对比试验的研究,以及与新材料相适应的轴承结构的设计分析,本文得出：与现有金属轴承相比,各种超硬材料的轴承均能更好地适应钻头的工况,其中尤以人造聚晶金刚石耐磨型最好,结构合理、加工性好,能充分发挥新材料性能优势的材料复合型轴承将会成为未来钻头轴承的最佳竞争者。     

牙轮钻头主要结构参数的优化设计

根据牙轮钻头与岩石相互作用机理,引出了平面模型和空间模型的概念。平面模型反映牙齿在井底的刮切面积,空间模型反映了牙齿破碎岩石的体积。基于这两种模型分别建立了优化目标函数,并采用多目标优化方法对两种型号钻头(XHP2b和XHP3s)的主要结构参数进行了优化计算,结果表明对XHP2b钻头的优化效果比较显著。通过用优化后的结构参数重新设计制造出的钻头的现场应用情况很好,机械钻速提高10%-20%左右。     

牙轮钻头滑动轴承接触参数的计算及力学分析

应用边界元法计算两种牙轮钻头大滑动轴承的接触参数,讨论了外载荷、配合间隙、材料配对组合等因素对滑动轴承接触力学性质的影响。计算结果表明,小尺寸钻头上载荷的减小值与轴承结构尺寸的减小值不成比例关系,这是小直径钻头寿命短的原因之一。