基体界面形状对PDC残余应力数值模拟研究

摘要：

针对深层、超深层钻进对PDC钻头的长寿命、高效率的需求,设计了一种新型界面结构形状的PDC,并分别对常规平面界面型PDC及新型界面结构PDC进行了残余应力分布数值模拟研究和热处理评估.研究结果表明,新型界面结构PDC与平面界面PDC相比,聚晶金刚石层表面中心的压应力从1645 MPa减小到1068 MPa,边缘部分的最大拉应力从435 MPa减小到 238 MPa,边缘拉应力区域从3 mm减小至 2 mm左右,最大剪切应力从边缘转移到金刚石层内部区域,PDC轴向界面边缘处最大拉应力从 744 MPa减小至 254 MPa.经 800℃热处理后平面界面PDC可见明显的脱层及聚晶层碎裂现象,而新型非平面界面结构PDC在800℃以及900℃热处理下仍未发生脱层现象,聚晶层也无明显热裂纹,表明新型界面结构PDC的热稳定性明显提升.该研究可为提升PDC钻头使用寿命和钻进效率提供结构设计借鉴.

关键词：PDC钻头、PDC、残余应力、界面形状、数值模拟、热稳定性

所属期刊栏目：51

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目;中国石油天然气集团有限公司科技基础条件平台建设项目

在线出版日期：2023-08-02（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：82-88