单牙轮钻头的发展前景研究

分析单牙轮钻头的优越性，解决目前钻业面临的问题，方法研究了单牙轮钻头的侧切削特性，单牙轮钻头和弹塑性地层的相互作用及单牙轮钻头的热应力分布，分析了钻头结构，地层岩石特性及钻井工艺参数等因素对单牙轮钻头性能的影响。     

三牙轮钻头直径的工艺计算

保证三牙轮钻头的直径是钻头制造工艺的重点。给出各有关参数误差传递比计算公式和设计时各参数给定后钻头实际尺寸的校核方法;分析了装配时牙爪之间错位和焊接收缩对钻头直径的影响;提出了通过参数调整提高钻头一次装配合格率、钻头直径装配测量和超差调整的方法,并进行了钻头直径实例校核计算。     

三牙轮钻头系统可靠性的预测与评估

利用三牙轮钻头的设计、加工及现场使用的数据资料，建立了三牙轮钻头系统故障树。在对系统故障树进行定性和定量分析计算的基础上，运用可靠性技术和数理统计等有关知识，对三牙轮钻头系统可靠性进行了预测与评估，并建立了牙轮钻头现场使用数据库。在评估过程中采用加权系数和补偿系数的方法，使得对三牙轮钻头可靠性的评估更具有实用性。在对钻头进行评估的同时，还可以及时发现三牙轮钻头在设计、制造及现场应用中存在的问题。     

һ�����ͳ��ѹ��ʽ��������ͷ�������о�

文章介绍了一种新型小尺寸钻头，它主要由一个偏置的多锥形牙轮和一个圆柱形滚轮及两个牙掌组成。其工作原理不同于球形单牙轮钻头，但是与三牙轮钻头的工作原理相同，主要依靠钻头牙轮牙齿的冲击和压入来破碎并且由圆柱形滚轮来修整井壁，还有两个靠近井底的喷嘴。与相同钻头尺雨的三牙轮钻头相比，该新型钻头的牙轮尺寸和轴承尺寸要大得多，因此，它可以承受较大的钻压，从而可以提高轴承和牙轮的使用寿命，进而提高机械钻速和钻头     

牙轮钻头轴承套装配应力有限元分析及试验

应用弹性力学理论对新型牙轮钻头的轴承套过盈配合进行受力分析,指出该方法具有局限性。采用ANSYS有限元分析软件和接触问题的有限元法,对新型牙轮钻头轴承套的装配进行仿真研究,确定了装配过盈量的最佳值。通过试验验证了理论分析的正确性和结构改进的可行性。     

基于UG平台的三牙轮钻头CAD系统研究

文章以UG为开发平台,采用参数化设计思想开发了一套三牙轮钻头CAD系统。进行了牙轮钻头CAD系统结构及开发原理研究,并针对实例运用参数设计及特征造型的基本原理,对牙轮钻头牙轮、牙齿及齿槽进行了造型,同时实现了牙轮与牙齿的装配以及三个牙轮的虚拟装配。该系统界面简洁直观、操作方便、具有良好的人机交互及可扩充性和移植性。本研究为进一步实现在UG平台下开发更加完善的三牙轮钻头CAD系统提供了研究基础。     

高速化──牙轮钻头发展的新方向

高速化──牙轮钻头发展的新方向刘建军，罗纬（辽河石油勘探局规划计划处）（石油大学·北京）牙轮钻头技术水平发展现状自从牙轮钻头发明以来，世界工业的新技术和新成果不断引入钻头的设计与制造之中。不同时期的石油钻头产品反映了当时的社会工业水平。长期以来，得以...     

��ʽ��������ͷ̨�������о�

章简要介绍了盘式单牙轮钻头的结构特点及工作机理，阐述了盘式单牙轮钻头台架试验的方法、目的及意义，对两种φ165.1mm盘式单牙轮钻头的台架实验数据进行了分析处理，得到了在不同钻压和机械转速下盘式单牙轮钻头的台架试验结果，找到了钻压与机械转速之间的关系，为盘式单牙轮钻头的设计及在中硬及软地层中的应用提供了实验依据。     

提高牙轮钻头轴承径向密封性能的途径

针对常用密封轴承钻头环形径向密封的现状及失效原因，进一步指出牙轮钻头失效是密封先期失效所致，提出影响钻头密封性能及可靠性的主要因素是密封材料与密封圈两侧介质压力差相关的密封面之间接接触应力，以及密封系统的制造和装配精度，今后研究和有杉流体动压密封是个方向。     

提高牙轮钻头寿命和可靠性的远景研究

阐述了乌法国立石油技术大学在提高牙轮钻头寿命和可靠性的远景研究成果。介绍了便于装配的牙轮钻头径向端面密封和径向减荷密封的结构设计。讨论了两种实用方法 ,以及能够增加偏斜角合格钻头的生产量。     

牙轮钻头的参数化设计

牙轮钻头结构复杂 ,设计困难 ,使用普通的计算机辅助设计方法难以收到理想的效果。为此 ,研究了牙轮钻头参数化设计方法。设计中 ,根据牙轮钻头的结构特点 ,用Pro/E软件建立特征模型 ,然后利用Pro/E的Program模块编程 ,采用数据文件与Pro/E模型交换数据 ,达到从特征模型中根据用户输入的参数而自动地在Pro/E中生成牙轮钻头的三维实体和二维加工图的目的 ,从而使设计人员从大量繁琐的绘图及计算工作中解脱出来。参数化设计软件的应用结果证明 ,该设计方法简单易行 ,提高了设计效率 ,降低了设计成本 ,对设计质量提供了可靠的保证 ,同时对其它机械零件的设计也有借鉴价值     

三牙轮钻头计算机辅助设计系统的研究

针对三牙轮钻头设计各阶段的特点并兼顾与CAPP／CAM集成，采取专家系统、传统CAD、基于特征的参数化设计等三种方法开发了三牙轮钻头计算机辅助设计系统。为解决三牙轮钻头的手工啮合设计效率和精度低的问题，开发了计算机辅助啮合设计程序。根据钻头牙轮的设计特点，并考虑CIMS环境的要求，提出了基于特征拼装和特征单元化相结合的参数化设计方法，用于三牙轮钻头设计非常有效。该系统作为CIMS的子项，通过技术文档管理系统实现信息集成，为CAD／CAPP／CAM的集成奠定了基础。     

牙轮钻头滚动轴承凸度设计探讨

国产牙轮钻头滚动轴承均采用直母线圆柱滚子，由于这种滚子的边缘效应，工作时两端接触压力呈奇异分布，导致接触区产生局部塑性变形，发生早期疲劳剥落。为提高轴承的承载能力，延长钻头的使用寿命，必须对直母线滚子进行修型，即凸度设计。针对牙轮钻头滚动轴承的特点，对钻头轴承圆柱滚子凸度设计和设计理论基础进行了探讨，分析了对数凸型、圆弧凸型、圆弧修正线型和理论修正线型等四种典型凸型对受力最大的大端滚子接触压力分布的影响，认为四种凸型均能在不同程度上消除或减轻直母线滚子的边缘效应，其中对数凸型是钻头轴承滚子的最佳凸型。     

牙轮钻头齿圈布置设计分析

齿圈布置是牙轮钻头设计的一个重要内容,对牙轮钻头的工作性能和破岩效率有很大影响.本文在牙轮钻头运动学基础上研究了齿圈布置与井底破碎之间的关系,建立了系统地进行齿圈布置设计分析的新方法.根据牙齿在井底的运动分析,对钻头各圈牙齿在井底的滑移进行了定量的分析计算和各圈牙齿在井底径向平面内的运动轨迹所形成的包络线,作出了井底径向破碎图,它改进了传统的井底击碎图,可直观地反映移轴距和牙齿径向滑移对井底径向破碎的影响;建立了井底破碎环带划分和各齿圈单齿破岩量计算的新方法,指出齿圈布置设计,应尽可能均衡钻头各齿圈的单齿破岩量.这对牙轮钻头布齿设计具有重要指导意义.     

复合齿形牙轮钻头及其破岩机理研究

针对现有牙轮（钢齿、镶齿）钻头已难以对一些复杂地层进行有效钻进这一现状，根据对牙轮钻头破岩机理的新认识，研制了一种新型复合齿形牙轮钻头。该新型钻头是一种具有新型齿面结构的牙轮钻头，其牙轮上的牙齿由齿形齿和盘式齿复合而构成，并且各牙轮上齿形齿和盘式齿的布置方式可根据硬地层等复杂地层的特性和钻井要求进行调整。两种齿对岩石的破碎作用将会互相影响，使得破碎岩石更加容易。为此，概述了国内外在复合齿形牙轮钻头方面所做的研究工作，并详细分析了这种新型钻头的结构特点和破岩机理，指出要研制出具有良好性能的复合齿形牙轮钻头，主要应从破岩机理、布齿方法与齿面结构、齿面强化工艺、钻头整体性能台架试验及复合齿形牙轮钻头结构设计等方面进行深入研究。     

JZ—CIMS工程CAD子系统的规划

三牙轮钻头ＣＡＤ子系统是ＪＺ－ＣＩＭＳ工程不可缺少的重要组成部分，对它进行研究既有利于整个ＪＺ－ＣＩＭＳ工程的集成，又有利于提高三牙轮钻头的设计水平。文中从三牙轮钻头的方案设计、几何设计和结构设计三个方面介绍了ＪＺ－ＣＩＭＳ工程ＣＡＤ子系统的研究内涵。随着对钻井工艺的不断认识和对有关三牙轮钻头作深层次的机理研究，三牙轮钻头ＣＡＤ子系统将进一步得到充实和完善。     

牙轮钻头滑动轴承混合润滑时的载荷计算

牙轮钻头滑动轴承实际工作时摩擦副之间处于混合润滑状态，此时金属微凸体和油膜一起承担载荷。文中给出了计算混合润滑时油膜和微凸体承载比例的计算方法，并以８１／２ＸＨＰ滑动轴承牙轮钻头为例，分析了钻头运转参数和最小油膜厚度对轴承摩擦副间载荷分配的影响，结果表明：钻头的运转参数直接影响轴承摩擦副间的润滑状况，在一定范围内，提高转速能够改善润滑状况。混合润滑时最小油膜厚度有一个下限门槛值，若低于此门槛值，则这种载荷分配计算方法不再适用。     

基于转动定律的钻头轮头速比仿真模型

在牙轮钻头的破岩过程中,影响牙轮转速的因素非常复杂,因此,研究牙轮钻头的轮头速比对岩石破碎机理研究和钻头设计都有重要的指导作用。总结了国内外以力矩平衡、最小功原理等为代表的几种牙轮钻头轮头速比模型的建模理论及其优缺点。通过分析台架试验数据,发现影响轮头速比的主要因素是外齿圈和次外齿圈的齿数、每颗触底齿与岩石的相互作用力、钻压及岩石的硬度。在此基础上,假设牙轮是对称结构、牙轮轴心线为牙轮中心惯性主轴,考虑影响轮头速比的钻头结构参数、钻压和岩石硬度等主要因素,建立了一种基于转动定律的牙轮钻头轮头速比仿真模型。采用数学回归方法对台架试验数据进行处理,求得了所建仿真模型的相关系数。对比分析发现,所建仿真模型的计算结果与台架实物试验结果相对误差较小,说明所建仿真模型可以用来计算实际钻头或仿真钻头的轮头速比,为牙轮钻头破岩机理分析和建立钻进仿真模型奠定了基础。      

ø215.9XHP5-4����������ͷ����Ԫ������������ʵ��

??In this paper,it is described that,under the conditions of placing the bit of type ??215.9XHP54 at the steel borehole bottom and bringing maximum weight on bit,the strain values at the particular points on the surface of the cone bit leg and cone shell are actually measured by using the electrically measuring technique with strain gauge,and compared with the calculation result obtained by using finite-element static calculation under the same conditions to verify the error in theoretical calculation.     

单齿圈牙轮钻头轮体速比的计算机仿真

为进行整个牙轮钻头轮体速比的仿真研究，先研究了单齿圈牙轮钻头轮体速比仿真。借助钻头几何学、运动学和已建立的岩石与牙齿互作用力学模型，在一定假设的基础上建立了牙齿运动和受力、牙轮扭矩、牙轮角速度和角加速度等的仿真模型。用计算机程序模拟单齿圈牙轮钻头在给定岩石中的钻进过程，得到了单齿圈牙轮转速与钻头体转速的比值（轮体速比）的变化规律。接着用软件试验探索岩石、钻压、移轴距对单齿圈牙轮钻头轮体速比的影响。仿真软件试验结果与台架实物试验结果的比较证明，这种仿真方法是可行的。