基于LS-DYNA的潜孔钻头仿真分析与布齿优化设计

黄志强¹，宋嘉宁¹，李琴¹，范永涛¹，刘少彬²

1. 西南石油大学机电工程学院2. 中石油东方地球物理公司物资装备部

摘 要：以现场实际应用的QF-Ⅱ型潜孔钻头为原型,利用显式动力学分析软件LS-DYNA建立潜孔钻头与岩石的互作用模型,对潜孔钻头的井底破岩模式进行仿真分析。通过原型钻头冲击旋转破碎岩石的仿真研究认为:从结构上看,现场原型钻头的中间牙齿分布不合理。因此,在原型钻头端面布齿的基础上添加一颗硬质合金齿,可以提高钻头单次破岩量,进而提高钻头的破岩效率和机械钻速,并可以减少钻头失效的几率,提高钻头使用寿命,为确定钻头的最优布齿方案提供了理论依据。

关键词：潜孔钻头;LS-DYNA;仿真;破岩;