轉(zhuǎn)進(jìn)尺；
[0053]其中，所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺h(yuǎn) = Η/η
[0054]上式中，所述H表示鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺，單位為毫米；所述η表示鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)；所述h表示鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺，單位為毫米；
[0055]步驟S4:根據(jù)所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺確定鉆頭前排切削齒與后排切削齒之間的高度差。
[0056]其中，步驟S1:獲取鉆井平均鉆速、鉆頭井下轉(zhuǎn)速、鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)。
[0057]在本實(shí)施方式中，所述鉆井的平均鉆速是指單位時(shí)間內(nèi)鉆井的進(jìn)尺，單位為米/小時(shí)。所述鉆井的平均鉆速為一項(xiàng)鉆井技術(shù)指標(biāo)，用于反映鉆頭切削地層的能力。
[0058]在實(shí)際使用過(guò)程中所述平均鉆速根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件可以調(diào)整變化，例如當(dāng)鉆遇較為松軟的泥土層時(shí)，所述平均鉆速可相對(duì)較高，當(dāng)鉆遇較為堅(jiān)硬的巖層時(shí)，相應(yīng)的，所述平均鉆速可相對(duì)較低。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析獲得目前國(guó)內(nèi)鉆井的平均鉆速:10米/小時(shí)(m/h)。
[0059]在本實(shí)施方式中，所述鉆頭井下轉(zhuǎn)速是指鉆頭在井下的旋轉(zhuǎn)速度，單位為轉(zhuǎn)/分。鉆頭在井下是高速旋轉(zhuǎn)的，所述鉆頭旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力主要來(lái)自井口的轉(zhuǎn)盤和井下的馬達(dá)。在井口的轉(zhuǎn)盤和井下的馬達(dá)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下，所述鉆頭能夠達(dá)到較高的鉆速。例如，井口轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分，井下螺桿轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/分，則鉆頭在所述井口的轉(zhuǎn)盤和井下的馬達(dá)疊加作用驅(qū)動(dòng)下，一般能夠達(dá)到300轉(zhuǎn)/分。
[0060]在本實(shí)施方式中，所述鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)，根據(jù)實(shí)際的PDC鉆頭大小確定。所述鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)與PDC鉆頭直徑的大小成正比。相對(duì)而言，所述PDC鉆頭的直徑大，相應(yīng)的鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)就可以相對(duì)較多；所述PDC鉆頭的直徑小，相應(yīng)的鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)就可相對(duì)較少。目前通用的PDC鉆頭的直徑為8.5英寸，即216毫米(mm)，對(duì)應(yīng)的，鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)為6個(gè)。
[0061]步驟S2:根據(jù)所述鉆井平均鉆速、鉆頭井下轉(zhuǎn)速確定鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺。
[0062]其中，所述鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺H = 1000v/60r
[0063]上式中所述V表示鉆井平均鉆速，單位為米/小時(shí)；所述r表示鉆頭井下轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分；所述H表示鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺，單位為毫米。
[0064]例如，當(dāng)所述鉆井平均鉆速為10米/小時(shí)，所述鉆頭井下轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分，則可計(jì)算得出鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺H
[0065]H = 1000v/60r = (10 X 1000) / (300 X 60) = 0.56mm
[0066]步驟S3:根據(jù)所述鉆頭每鉆進(jìn)尺、鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)確定鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺。
[0067]其中，所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺h(yuǎn) = Η/η
[0068]上式中，所述H表示鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺，單位為毫米；所述η表示鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)；所述h表示鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺，單位為毫米。
[0069]例如，當(dāng)所述鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)為6時(shí)，則可計(jì)算得出所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺h(yuǎn)
[0070]h = Η/η = 0.56/6 = 0.093mm
[0071]步驟S4:根據(jù)所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺確定鉆頭前排切削齒與后排切削齒之間的高度差。
[0072]在本實(shí)施方式中，可以設(shè)定所述PDC鉆頭的直徑為8.5英寸，即PDC鉆頭直徑d為216mm,則鉆頭每轉(zhuǎn)一圈的距離1 = 3.14d = 216X3.14 = 678mm。
[0073]請(qǐng)參閱圖3，為本發(fā)明實(shí)施例中一種PDC鉆頭切削刀翼展開(kāi)圖。即把PDC鉆頭在井下旋轉(zhuǎn)一周后展開(kāi)得到的圖形。圖中縱坐標(biāo)為鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺的周向距離，單位為毫米；橫坐標(biāo)為鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺深度，單位為毫米。
[0074]例如，當(dāng)所述鉆井平均鉆速為10米/小時(shí)，所述鉆頭井下轉(zhuǎn)速300轉(zhuǎn)/分，則可計(jì)算得出鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺H
[0075]H = 1000v/60r = (10 X 1000) / (300 X 60) = 0.56mm
[0076]當(dāng)所述鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)為6時(shí)，則可計(jì)算得出所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺h(yuǎn)
[0077]h = Η/η = 0.56/6 = 0.093mm
[0078]在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述前排切削齒與后排切削齒之間的高度差與所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺相等或接近。
[0079]例如，所述PDC鉆頭6個(gè)刀翼每周每個(gè)刀翼切削高度0.09mm至0.1mm。從圖3可知，當(dāng)所述前排切削齒與后排切削齒之間的高度差與所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺相等或接近時(shí)，所述每個(gè)刀翼沿著進(jìn)尺的深度方向和旋轉(zhuǎn)的圓周方向進(jìn)度都較為均勻，此即表示每個(gè)刀翼前、后排切削齒高度差在約為0.09mm至0.1mm范圍內(nèi)能夠使每個(gè)切削齒受力均勻。也就是說(shuō)，所述前排切削齒與后排切削齒之間合理的高度差在0.09mm至0.1mm之間。
[0080]本發(fā)明所述PDC鉆頭的設(shè)計(jì)方法，通過(guò)對(duì)鉆頭上前、后排切削齒吃入巖石的深度進(jìn)行分析，通過(guò)確定鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺進(jìn)而合理調(diào)整切削齒高度，使前、后排切削齒受力均勻，最終使各刀翼前、后排切削齒受力均勻，達(dá)到延長(zhǎng)鉆頭壽命的目的。
[0081 ] 在一個(gè)的實(shí)施方式中，所述PDC鉆頭的直徑與所述鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺成反比。由于通用的PDC鉆頭通常直徑為8.5英寸。在保證一定時(shí)間內(nèi)完成鉆井任務(wù)的情況下，當(dāng)PDC鉆頭的直徑變大時(shí)，可以調(diào)節(jié)所述鉆頭每鉆進(jìn)尺，使其可以相對(duì)較??；也可以調(diào)節(jié)所述鉆頭井下轉(zhuǎn)速，使其可以相對(duì)較大。當(dāng)PDC鉆頭的直徑變小時(shí)，可以調(diào)節(jié)所述鉆頭每鉆進(jìn)尺，使其可以相對(duì)較大；也可以調(diào)節(jié)所述鉆頭井下轉(zhuǎn)速，使其可以相對(duì)較小。
[0082]請(qǐng)參閱圖4，為本發(fā)明實(shí)施例中一種PDC鉆頭的設(shè)計(jì)裝置的示意圖。所述PDC鉆頭的設(shè)計(jì)裝置包括:參數(shù)獲取模塊1、鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺確定模塊2、鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺確定模塊3、高度差確定模塊4。
[0083]所述參數(shù)獲取模塊1，用于獲取鉆井平均鉆速、鉆頭井下轉(zhuǎn)速、鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)；
[0084]所述鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺確定模塊2，用于根據(jù)所述鉆井平均鉆速、鉆頭井下轉(zhuǎn)速確定鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺；
[0085]其中，所述鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺H = 1000v/60r,
[0086]上式中所述V表示鉆井平均鉆速，單位為米/小時(shí)；所述r表示鉆頭井下轉(zhuǎn)速，單位為轉(zhuǎn)/分；所述H表示鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺，單位為毫米；
[0087]所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺確定模塊3，用于根據(jù)所述鉆頭每鉆進(jìn)尺、鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)確定鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺；
[0088]其中，所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺h(yuǎn) = Η/η
[0089]上式中，所述H表示鉆頭每轉(zhuǎn)進(jìn)尺，單位為毫米；所述η表示鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)；所述h表示鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺，單位為毫米；
[0090]所述高度差確定模塊4，用于根據(jù)所述鉆頭刀翼每轉(zhuǎn)進(jìn)尺確定鉆頭前排切削齒與后排切削齒之間的高度差。
[0091]在本實(shí)施方式中，所述鉆井的平均鉆速是指單位時(shí)間內(nèi)鉆井的進(jìn)尺，單位為米/小時(shí)。所述鉆井的平均鉆速為一項(xiàng)鉆井技術(shù)指標(biāo)，用于反映鉆頭切削地層的能力。
[0092]在實(shí)際使用過(guò)程中所述平均鉆速根據(jù)實(shí)際的地質(zhì)條件可以調(diào)整變化，例如當(dāng)鉆遇較為松軟的泥土層時(shí)，所述平均鉆速可相對(duì)較高，當(dāng)鉆遇較為堅(jiān)硬的巖層時(shí)，相應(yīng)的，所述平均鉆速可相對(duì)較低。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析獲得目前國(guó)內(nèi)鉆井的平均鉆速:10米/小時(shí)(m/h)。
[0093]在本實(shí)施方式中，所述鉆頭井下轉(zhuǎn)速是指鉆頭在井下的旋轉(zhuǎn)速度，單位為轉(zhuǎn)/分。鉆頭在井下是高速旋轉(zhuǎn)的，所述鉆頭旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力主要來(lái)自井口的轉(zhuǎn)盤和井下的馬達(dá)。在井口的轉(zhuǎn)盤和井下的馬達(dá)聯(lián)合驅(qū)動(dòng)下，所述鉆頭能夠達(dá)到較高的鉆速。例如，井口轉(zhuǎn)盤的轉(zhuǎn)速為60轉(zhuǎn)/分，井下螺桿轉(zhuǎn)速為240轉(zhuǎn)/分，則鉆頭在所述井口的轉(zhuǎn)盤和井下的馬達(dá)疊加作用驅(qū)動(dòng)下，一般能夠達(dá)到300轉(zhuǎn)/分。
[0094]在本實(shí)施方式中，所述鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)，根據(jù)實(shí)際的PDC鉆頭大小確定。所述鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)與PDC鉆頭直徑的大小成正比。相對(duì)而言，所述PDC鉆頭的直徑大，相應(yīng)的鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)就可以相對(duì)較多；所述PDC鉆頭的直徑小，相應(yīng)的鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)就可相對(duì)較少。目前通用的PDC鉆頭的直徑為8.5英寸，即216毫米(mm)，對(duì)應(yīng)的，鉆頭刀翼的個(gè)數(shù)為6