高频扭转冲击载荷下PDC钻头破岩仿真研究

摘要

随着井深的增加,PDC钻头在硬岩层钻进时出现粘滑振动现象,制约着钻井的发展.为了研究和解决这一问题,采用有限元法建立全尺寸PDC钻头动态破岩的非线性动力学三维模型,利用ABAQUS软件对PDC钻头普通钻进下和有高频扭转冲击载荷作用下两种工况进行仿真分析.仿真结果表明:PDC钻头钻进方向位移、加速度、扭矩与理论分析一致;PDC钻头在深部地层失效的原因是钻头产生粘滑振动;高频扭转冲击载荷能有效改善PDC钻头的振动,提高机械钻速,可在深部地层钻井中使用高频扭转冲击钻具.