表镶大颗粒人造金刚石钻头受力及水力学数值模拟研究

王骕^1,2，刘宝昌^1,2,3

1. 吉林大学建设工程学院2. 吉林大学复杂条件钻采技术国土资源部重点实验室3. 吉林大学超硬材料国家重点实验室

摘 要：人造大颗粒金刚石技术的不断发展,使得利用其制造表镶金刚石钻头在技术上及经济上均变得可行。本文对(?)75 mm表镶人造金刚石钻头的受力、流场与温度场进行了数值模拟,结果表明:金刚石颗粒在高钻压无钻井液循环的条件下极易发生碳化;在钻井液冷却作用下,钻头旋转一圈0.08 s,钻头体会在0.006 s之内冷却;同时水力空化作用与钻井液中固相颗粒对钻头体的冲蚀作用明显;金刚石颗粒内存在较大微裂纹时,金刚石会在小于其许用应力条件下发生破坏。通过对比分析,表镶金刚石钻头的最外侧与最内侧水口处的金刚石较易发生破坏,在设计与制造钻头时应进行强化。

关键词：表镶金刚石钻头;人造大颗粒金刚石;数值模拟;钻头设计;