摘要：PDC鉆頭在鉆遇軟硬交錯(cuò)地層時(shí),容易出現(xiàn)切削齒崩齒或損壞等情況。針對該問題,研究了在鉆進(jìn)過程中地層硬度突增時(shí)PDC鉆頭黏滑振動(dòng)特性,建立了PDC鉆頭的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的扭擺模型。基于PDC單齒切削巖石及鉆頭處鉆壓的施加原理,建立了"鉆頭-巖石"相互作用模型,采用算例分析了地層硬度突增后PDC鉆頭處的扭矩及轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化規(guī)律,并得出鉆頭轉(zhuǎn)速波動(dòng)的相軌跡。分析結(jié)果表明:在PDC鉆頭鉆進(jìn)過程中,當(dāng)所鉆地層硬度突增后,PDC鉆頭會(huì)出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)振動(dòng),表現(xiàn)為鉆頭運(yùn)動(dòng)的相軌跡收斂于穩(wěn)定的橢圓形極限環(huán),其振幅與突增后的巖石硬度成正比;當(dāng)突增后巖石硬度較大時(shí),會(huì)出現(xiàn)PDC鉆頭的黏滑振動(dòng),為一種穩(wěn)定的自激振動(dòng);巖性的突變是造成PDC鉆頭黏滑振動(dòng)的一個(gè)重要原因,而PDC鉆頭與巖石之間的非線性摩擦阻力是造成PDC鉆頭黏滑振動(dòng)自激屬性的根本原因。研究結(jié)果對鉆井工程參數(shù)的優(yōu)選及降本增效有很好的指導(dǎo)意義。