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申请/专利权人：西南石油大学
申请日：2024-04-30
公开（公告）日：2024-05-31
公开（公告）号：CN118114406A
主分类号：G06F30/17
分类号：G06F30/17;E21B10/52;E21B10/56;E21B10/55;G06F119/14
优先权：
专利状态码：在审-实质审查的生效
法律状态：2024.06.18#实质审查的生效;2024.05.31#公开
摘要：本发明公开了一种旋转模块齿PDC钻头设计方法，属于石油天然气钻井工具设计学领域。该方法首先根据钻井工艺确定钻头的结构参数，通过实验测试获得地层岩石的研磨性级值，建立旋转模块齿数量的计算方法。然后通过理论计算得到旋转模块齿上切削单元在复杂设计角度条件下的最佳间距，在充分利用旋转模块齿空间的同时，提高布齿密度并确保齿孔无干涉。最后根据力学理论计算公式，精确计算出旋转模块齿连续旋转时的最小接触面面积，指导相邻齿的齿间距设计。通过该方法，能够解决旋转模块齿PDC钻头设计过程中依靠经验设计的问题，为该型钻头的个性化设计提供理论支撑。
主权项：1.一种旋转模块齿PDC钻头设计方法，钻头上设置有固定切削齿和至少一个旋转模块齿，旋转模块齿具有旋转部和支承部，旋转部上设置有切削单元，其特征在于，旋转模块齿PDC钻头设计方法包括以下步骤：步骤S1：根据钻井工艺要求确定钻头结构参数；通过研磨性实验确定地层研磨性级值K；根据钻头直径D和地层研磨性级值K，利用公式（1）计算钻头上旋转模块齿的数量； （1）式中，N为旋转模块齿的数量，单位为个；K为地层研磨性级值，无量纲；D为钻头直径，单位为inch；步骤S2：根据钻头的结构参数和地层岩石研磨性，选择旋转模块齿上切削单元的直径d和长度L，按照公式（2）计算相邻切削单元的间距s； （2）式中，s为相邻切削单元的间距，单位为mm；L为切削单元的长度，单位为mm；d为切削单元的直径，单位为mm；为切削单元的前倾角，单位为°；步骤S3：在径向覆盖布齿图中，通过调整旋转模块齿与相邻齿的间距，使旋转模块齿的理论覆盖区域内暴露有旋转部上切削单元的工作面，设定暴露在旋转模块齿理论覆盖区域内的切削单元工作面面积的取值范围：；步骤S4：根据步骤S3的径向覆盖布齿图，按照顺时针无干涉方式将固定齿和旋转模块齿分配到各个刀翼上。
全文数据：
权利要求：
百度查询： 西南石油大学 一种旋转模块齿PDC钻头设计方法
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