PDC钻头的岩石研磨性试验研究

摘要

利用微型钻头模拟PDC钻头的切削破岩过程,对PDC钻头的岩石研磨性进行了试验研究。根据有关磨损理论,提出以PDC切削刃在单位正压力下经过单位摩擦路程的体积磨损量作为岩石的研磨性系数,建立了根据研磨性系数预测PDC切削齿磨损寿命的理论模型。用试验方法测定了泥板岩、砂质泥岩、泥质砂岩、砂岩、石灰岩、花岗岩等不同岩样的研磨性系数,其数值范围为10-6～10-3mm3/(kN·m)。采用公比为10的等比级数分级方法,将我国石油钻井地层的研磨性分成四级。对直径216mm的PDC钻头的磨损分析表明,在研磨性系数小于5×10-5mm3/(kN·m)的低研磨性地层中,切削齿的磨损寿命可达350h左右；而在研磨性系数大于5×10-4mm3/(kN·m)的高研磨性地层中,切削齿磨损寿命在10h以下。