文章摘要:在川渝地区复杂难钻地层的钻井勘探中，常规物探钻头存在破岩效率低、钻进速度慢、钻头使用寿命短、作业成本高等不足。因此，设计了棱锥齿和半抛齿两种新型硬质合金齿，并结合这2种齿的结构和工程实际设计了棱锥齿-半抛齿物探钻头，在钻头中间端面布置棱锥齿，边缘锥面均匀布置半抛齿。分析了棱锥齿和半抛齿的破岩机理，并采用有限元仿真方法，开展了棱锥齿与锥形齿、半抛齿与球形齿破岩的对比研究。结果表明：在冲击载荷和钻压作用下，相比于锥形齿，棱锥齿在岩石内部产生的应力更为集中；相比于球形齿，半抛齿切削刃切削挤压岩石时，在接触区域产生的应力更为集中；棱锥齿和半抛齿更容易破碎岩石，其破岩效率得到提高。开展了棱锥齿-半抛齿物探钻头和常规物探钻头的破岩仿真。结果表明：与常规物探钻头相比，棱锥齿-半抛齿物探钻头的钻进速度提升了38.3%，钻头的轴向加速度波动幅度减小了13%。研究结果可为棱锥齿-半抛齿物探钻头的研发提供理论支撑。

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