Разработка породоразрушающего инструмента с резцами PDC

Abstract

Актуальность. При разработке инструмента для бурения скважин различного назначения основными критериями оптимизации являются повышение механической скорости и его ресурса. Особенно это актуально для породоразрушающего инструмента, предназначенного для бурения в изменяющихся горно-геологических условиях глубоких и наклонных скважин. В последнее время все чаще поднимается вопрос повышения универсальности и проходки бурового инструмента. Возможности в области создания искусственных материалов позволили создать современные буровые инструменты, обладающие выдающимися характеристиками. А опыт научных исследований закономерностей работы бурового инструмента показал, что конструктивные параметры инструмента оказывают влияние на его производительность. Разработка нового бурового инструмента ведется с учетом возможностей производства и опыта последних научных исследований. В настоящее время наиболее востребованным является инструмент, армированный резцами PDC. Аномальный износ режущей кромки резцов PDC является причиной преждевременной отработки инструмента. Возможность вращения резцов PDC вокруг своей оси создает условия их равномерного износа и как следствие приводит к увеличению ресурса бурового инструмента. Цель: разработка высоко ресурсного породоразрушающего инструмента. Объекты: причины повышения износа инструмента; конструктивные параметры инструмента с вращающимися при бурении резцами. Методы: аналитические исследования, анализ. Результаты. Повышение ресурса породоразрушающего инструмента возможно при обеспечении вращения резцов PDC. Возможность размещения максимального числа вращающихся резцов достигается углом наклона торцевой поверхности долота в 45°. При этом достигается максимальное значение усилия прижатия и максимальное совпадение плоскости действия углубления долота в скважине. Для обеспечения активного вращения резцов при бурении следует повышать фрикционные характеристиками их боковой поверхности.

Relevance. When developing a tool for drilling wells for various purposes, the main optimization criteria are the increase in mechanical speed and its resource. This is especially true for rock cutting tools intended for drilling in changing geological conditions of deep and inclined wells. Recently, the issue of increasing versatility and operation time of drilling tools has been increasingly raised. Opportunities in the field of creating artificial materials made it possible to develop modern drilling tools with outstanding characteristics. And the experience of scientific research on the patterns of operation of a drilling tool has shown that the design parameters of the tool affect its performance. By combining production capabilities and the experience of the latest scientific research, a new drilling tool is being developed. At present, the PDC tool is the most sought-after tool. Abnormal wear of the cutting edge of the PDC cutters causes deterioration tool cutting. The possibility of rotation of PDC cutters around its axis creates the conditions for their uniform wear and, as a result, leads to an increase in the life of the drilling tool. The aim of the research is to develop a highly resource rock cutting tool. Objects: causes of increased tool wear; tool design parameters with cutters that rotate. Methods: simulation modeling, analytical studies, analysis. Results. Increasing the resource of a rock-cutting tool is possible while ensuring the rotation of the cutters of the PDC. The possibility of placing the maximum number of rotating incisors is achieved by the 45° inclination angle of the bit end surface. This helps achieve the maximum value of the pressing force and the maximum coincidence of the plane of action of recess tool in the well. To ensure the active rotation of the incisors during drilling, the frictional characteristics of their lateral surface should be increased.