215.9四刀翼PDC钻头

PDC钻头是油气钻井的重要工具，该钻头对地层的敏感性强，结构变化多、设计灵活，其性能(尤其是切削齿的布置合理性)对钻井速度和成本影响很大。

本文主要是应用现代计算机技术对PDC钻头布齿设计进行研究。在系统地研究了PDC钻头几何学的基础上，建立全面反映钻头的位置参数、切削齿在钻头上的空间方位参数之间关系的PDC钻头几何学基本方程式，并以此为基础，建立了通过测绘切削齿上五个点来计算其各个参数的五点测绘理论；分析了切削齿在井底的运动规律，详细地讨论了钻头回旋产生的原因、危害和类型，并确定了钻头回旋运动和钻头局部周向反转的运动学条件，提出了几种抗回旋钻头的设计思路；运用PDC钻头几何学基本方程式，建立了准确地确定切削齿与井底接触角度和接触区域的方法；定义了能正确反映切削齿刃各点处实际工作状态的工作角，分析了结构参数对工作角的影响，并建立了精确计算切削齿刃各点处工作角的新方法，研究了PDC钻头布齿设计理论和方法，提出了冠部形状设计的方法和拟合冠部形状轮廓线方程的新方法，建立了切削齿径向布置和周向布置的方法，创立了用优化设计的方法确定切削齿齿前角和侧转角的新方法。