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第1章 绪论 1

1.1 研究意义 1

1.2 基于打滑地层的金刚石钻头研究现状 2

1.2.1 人工出刃方法研究 2

1.2.2 胎体配方研究 2

1.2.3 金刚石钻头结构研究 4

1.2.4 金刚石设计参数研究 9

1.2.5 钻头碎岩模拟仿真分析研究 10

1.2.6 钻头制作工艺及设备研究 10

1.3 研究内容及思路 13

1.3.1 研究思路 13

1.3.2 研究内容 14

1.3.3 技术路线 14

第2章 弱化胎体耐磨性钻头的参数设计研究 16

2.1 坚硬致密弱研磨性岩层的含义 16

2.2 孕镶金刚石钻头碎岩机理 18

2.2.1 外荷载在压力接触面上的分布及岩石内部应力状态 18

2.2.2 金刚石钻进机理 19

2.3 孕镶金刚石钻头磨损机理 20

2.4 孕镶金刚石钻头参数设计 21

2.4.1 金刚石参数设计 21

2.4.2 胎体耐磨性设计 23

2.4.3 胎体耐磨性弱化方式设计 25

2.4.4 切削齿齿型结构设计 27

2.5 本章小结 29

第3章 室内试验台的研制 30

3.1 试验台基本功能 30

3.2 试验台各子系统及功能设计 32

3.2.1 液压给进系统设计 32

3.2.2 冷却及夹持系统 38

3.3 试验台性能调试 40

3.4 本章小结 41

第4章 弱化胎体耐磨性钻头的室内试验研究 43

4.1 钻头胎体成分设计 43

4.1.1 试验方法选择 43

4.1.2 试验设计 44

4.1.3 试样制备与性能测试 45

4.1.4 数据处理与分析 48

4.2 室内钻进试验 51

4.2.1 试验砖材料优选 51

4.2.2 胎体耐磨损性弱化颗粒材质优选 54

4.2.3 弱化颗粒材质对钻进效率的影响 58

4.2.4 弱化胎体耐磨性钻头的参数优化 66

4.3 本章小结 73

第5章 切削齿齿型结构对钻进性能影响的仿真分析 76

5.1 切削齿齿型结构优选 76

5.2 有限元方法简介 77

5.3 建模过程与求解 79

5.3.1 建立模型 79

5.3.2 设置材料属性 80

5.3.3 网格划分 81

5.3.4 定义接触类型与求解 81

5.4 结果分析 82

5.4.1 钻进过程中岩石的应力分析 83

5.4.2 平底钻头应力分析 84

5.4.3 同心环齿型钻头应力分析 85

5.4.4 花齿型钻头应力分析 85

5.5 钻进效率对比分析 87

5.6 本章小结 92

第6章 现场钻进试验 95

6.1 矿区简介 95

6.2 钻头设计与制造 95

6.2.1 石墨模具结构设计 95

6.2.2 钻头钢体结构设计 98

6.2.3 钻头热压工艺参数设计 99

6.3 钻进试验结果与分析 102

6.3.1 第一次现场钻进试验 102

6.3.2 试验结果 103

6.3.3 弱化胎体耐磨性钻头的碎岩机理 104

6.3.4 第二次现场试验 107

6.3.5 试验结果 108

6.3.6 分析与讨论 109

6.4 本章小结 113

第7章 研究结论与建议 115

7.1 研究结论 115

7.2 进一步研究建议 116

参考文献 118

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