Дослідження впливу геометрії лопатей доліт PDC на ефективність руйнування твердих абразивних порід
DOI:
https://doi.org/10.31471/2304-7399-2026-22(83)-158-176Ключові слова:
долото PDC, геометрія лопаті, скінченно-елементне моделювання, ефективність буріння, механічна швидкість буріння, питома механічна енергія, свердловина.Анотація
Аналіз фахової літератури свідчить, що, попри значну увагу спільноти до вдосконалення технологій різців PDC, питання геометрії їхніх лопатей залишається малодослідженим. Саме просторова форма лопатей є визначальним критерієм дизайну, що безпосередньо впливає на ефективність, стабільність та зносостійкість інструменту. У роботі проаналізовано досвід буріння глибоких свердловин у твердих абразивних пісковиках ДДЗ та запропоновано методи підвищення показників доліт через зміну їхньої геометрії. За допомогою методу скінченних елементів (МСЕ) змодельовано залежність механічної швидкості (МШБ), питомої енергії (ПМЕ) та коефіцієнта тертя від кута конусу (Cone Angle). Отримані результати підтверджують необхідність розроблення нових дизайнів PDC-доліт з оптимізованою формою лопатей.
Посилання
1. Vynnykov, Y. L. (2021). Osnovy burinnia sverdlovyn: Konspekt lektsii [Fundamentals of well drilling: Lecture notes]. Poltava. (in Ukrainian)
2. Ma, Y., Huang, Z., Li, Q., Zhou, Y., & Peng, S. (2018). Cutter layout optimization for reduction of lateral force on PDC bit using Kriging and particle swarm optimization methods. Journal of Petroleum Science and Engineering, 163, 359–370. DOI: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.01.001
3. Cheng, Z., Li, G., Huang, Z., Sheng, M., Wu, X., & Yang, J. (2019). Analytical modelling of rock cutting force and failure surface in linear cutting test by single PDC cutter. Journal of Petroleum Science and Engineering, 177, 306–316. DOI: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.09.023
4. Wu, Z., Yuan, R., Zhang, W., Liu, J., & Hu, S. (2024). Structure design of bionic PDC cutter and the characteristics of rock breaking processes. Processes, 12(1), Article 66. DOI: https://doi.org/10.3390/pr12010066
5. Wang, P., Ni, H., & Wang, R. (2018). A novel vibration drilling tool used for reducing friction and improve the penetration rate of petroleum drilling. Journal of Petroleum Science and Engineering, 165, 436–443. DOI: https://doi.org/10.1016/j.petrol.2018.02.053
6. Bourgoyne, A. T., Milheim, K. K., Chenevert, M. E., & Young, F. S. (1986). Applied drilling engineering (SPE Textbook Series, Vol. 2). Society of Petroleum Engineers. URL: https://www.scribd.com/document/625880469/Applied-Drilling-Engineering
7. Baker Hughes. (n.d.). Talon/Strike PDC bits catalog.
8. Schlumberger (SLB). (n.d.). The defining series: Bits.
9. Brandon, B., Cerkovnik, J., Koskie, E., Bayoud, B., Colston, F., Clayton, R., Anderson, M., Hollister, K., Senger, J., & Niemi, R. (1992). First revision to the IADC fixed cutter dull grading system. SPE/IADC Drilling Conference. DOI: https://doi.org/10.2118/23939-MS
10. Glowka, D. A. (1985). Implications of thermal wear phenomena for PDC bit design and operation. SPE Annual Technical Conference and Exhibition. DOI: https://doi.org/10.2118/14222-MS
11. Glowka, D. A. (1987). Development of a method for predicting the performance and wear of PDC drill bits (Technical Report No. SAND86-1745). Sandia National Laboratories. DOI: https://doi.org/10.2172/5591640
12. Glowka, D. A. (1989). Use of single-cutter data in the analysis of PDC bit designs: Part 1 - development of a PDC cutting force model. Journal of Petroleum Technology, 41(8), 797–849. DOI: https://doi.org/10.2118/15619-PA
13. Dubovyk, V. P., & Yurvk, I. I. (2013). Vyshcha matematyka [Higher mathematics] (in Ukrainian). Ihnateks Ukraina.
14. Dawkins, P. (2022). Algebra. Online course notes. Lamar University. URL: https://tutorial.math.lamar.edu/Classes/Alg/Alg.aspx
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 П. П. Гелетій, Я. М. Фем'як
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
