孕镶金刚石钻头切削力学研究.pdf

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1、图书分类号：学校代码■Master'sThesi论文题巨孕镶金刚石钻头切削力学研究研究生姓名左龙导师姓名林敏（副教授）学科专业机械工程研究方向钻头与井下工具二〇一五年六月西南石油大学研究生学位论文知识产权声明书及学位论文版权使用授权书本人完全了解学校有关保护知识产权的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西南石油大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版。本人允许论文被查阅和借阅。学校可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。同时，本人

2、保证，毕业后结合学位论文研究课题再撰写的文章一律注明作者单位为西南石油大学。本学位论文属于、保密（），在年解密后适用本授权书。、不保密（请在以上相应括号内打“”）学位论文作者签名：长也指导教师签名：年月午曰》义年月今曰西南石油大学研究生学位论文独创性声明本人声明：所呈交的研究生学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，本论文不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含其他人为获得西南石油大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文

3、中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：令如年么月⋯日摘要孕镶金刚石钻头切削力学研究是解决深部难钻地层高效钻进问题的有效途径。孕镶金刚石钻头切削力学性能的优劣从根本讲要取决于其切削元件的性能，本文通过大量的孕镶金刚石切削元件钻岩单元实验，系统地开展了孕镶金刚石切削元件切削力学性能测试评价方法研究，研究了“微切削”破岩方式下金刚石粒度、浓度、钻压和转速对钻头切削效率和耐磨性能的影响关系，以及钻头与不同强度条件的岩石适应性关系。从切削性能出发，提出了孕镶金刚石切削元件切削效率和耐磨性能分析评价实验方法，并分析得出了钻头切削效率和耐磨性与不同岩石

4、相适应的最优因素水平组合；从切削力出发分析并建立了孕镶齿和孕镶金刚石钻头切削力经验模型，揭示了岩石切削力学行为，从而对孕镶金刚石钻头破岩机理有了更本质的认识。本文研究工作主要包括：研究了影响孕镶金刚石钻头钻进性能的主要因素，并分析了其切削岩石的基本原理，以及孕镶金刚石钻头在钻进过程中的主要失效形式。对西南石油大学钻头实验室实验机进行改造设计，加装水力循环系统、测试与控制系统等；根据实际孕镶金刚石钻头工作原理，设计室内实验用孕镶微钻头；根据性能测试要求，设计扭矩和轴向力测量传感器，为实验奠定装备基础。孕镶金刚石切削元件钻岩单元实验方法研究，结合室内

5、实验条件，进行了实验测试、实验数据处理、以及切削效率和耐磨性能实验评价方法研究。孕镶齿切削力实验研究，建立了单颗孕镶齿的切削力经验模型，然后对钻头上所有齿的力矢量求和，建立了孕镶金刚石钻头的切削力经验模型。针对两只同尺寸的钻头和孕镶金刚石钻头，分别进行了模拟钻井条件下工作载荷的测试室内实验，对切削力经验模型进行了检验。关键词：孕镶钻头；切削性能；切削力；实验；评价方法AbstractTheresearchoncuttingmechanicsoftheimpregnateddiamondbitisaneffectivewaytosolvethepr

6、oblemofthedeepdifficultdrillingformationforhigheficiency.Basically，，，“”，、、checksthecuttingforceexperiencemodel.Keywords:impregnatedbit；；；；目录第章绪论研究目的与意义国内外研究现状国内外孕镶金刚石钻头研究现状国内外孕镶金刚石切削元件切削力学研究现状论文的主要研究内容第章孕镶金刚石钻头的切削原理与失效分析孕镶金刚石钻头破岩的基本原理孕镶金刚石钻头的性能特点孕镶金刚石钻头钻进性能影响因素分析金刚石■度金刚石浓度胎体材

7、料性能孕镶金刚石钻头的切削原理孕镶金刚石钻头的失效分析正常磨损失效非正常磨损失效顶心失效泥包失效保径失效和孕镶齿断裂失效本章小结第章孕镶金刚石钻头切削性能实验研究实验目的实验装置改造设计微钻实验装置及主要技术参数测试系统设计扭矩、钻压传感器接头设计传感器电桥设计传感器的标定钻进深度和磨损量测量装置水力循环系统设计孕镶微钻头结构设计实验方案设计金刚石参数选择胎体配方选择钻进参数选择实验岩样选择正交实验方案设计与实验方法3.4孕镶金刚石钻头钻进井底的过程切削性能分析评价方法与实验结果切削效率分析评价方法与实验结果极差分析方差分析耐磨性能分析评价方法与

8、实验结果极差分析方差分析金刚石磨损特性胎体磨损特性自锐性最优因素水平组合表本章小结第章孕镶齿切削力实验研究切削力的来源孕镶齿切削力经验模