牙輪鉆頭與巖石互作用下系統(tǒng)縱向振動研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、在鉆井過程中，牙輪鉆頭的工作性能直接影響鉆井工作效率、鉆井質量和鉆井成本.鉆柱的縱向振動是一種危害最明顯、發(fā)生頻率最頻繁的振動形式，鉆柱縱向振動通常使鉆壓不能均勻的加在鉆頭上而導致鉆頭跳離井底產生沖擊載荷，使鉆頭軸承和牙齒過早破壞，影響了鉆頭的使用壽命和機械鉆速。因此開展對牙輪鉆頭動力學特性的研究具有十分重要的理論意義和工程實用價值。 本文對實際鉆井過程中鉆頭在鉆壓下與巖石碰撞的破巖機理進行了探討，在研究牙輪鉆頭幾何學和運動學的

2、基礎上，將鉆頭視為彈性體，巖石視為各項異性塑脆性體，采用Drucker-Prager彈塑性模型來定義巖石的本構關系，建立了牙輪鉆頭與巖石互作用下系統(tǒng)縱向振動分析模型，討論了縱向振動模型的數值求解方法。在引入接觸邊界條件和接觸判定條件的情況下，利用ABAQUS軟件對某具體牙輪鉆頭楔形齒沖擊碰撞破巖進行了有限元仿真。預測鉆頭與巖石碰撞時撞擊力大小，鉆頭的縱向振動速度、加速度，鉆頭牙齒與巖石碰撞的恢復系數；對接觸碰撞過程中破碎坑進行了研究，根

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