3D Numerical Simulation of Rock Cutting of an Innovative Non-Planar Face PDC Cutter and Experimental Verification

Liu, Jianxun; Zheng, Hualin; Kuang, Yuchun; Xie, Hui; Qin, Chao

doi:10.3390/app9204372

Cited by 29 publications

(11 citation statements)

References 21 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Order By: Relevance

“…Therefore, it should be emphasized once again that abrasiveness is the susceptibility to abrasive wear of rocks. At the same time, abrasivity describes the rock's ability to destroy the surfaces of solid materials, mainly steel, but not only (WC-Co, PCD [77] etc. ).…”

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Application of Rock Abrasiveness and Rock Abrasivity Test Methods—A Review

Mucha

2023

Sustainability

View full text Add to dashboard Cite

The processes of rock formation have long been known and widely described in many literature items worldwide. Due to the multitude of occurring rock types, they are distinguished by various properties. For many decades, scientists worldwide have been determining various parameters by which these properties of rocks can be described. Tests of these parameters are commonly performed in many research centres worldwide. Depending on the scientific discipline, some researchers focus on geological properties (colour, structure, texture, chemical composition). Other researchers focus on physical and mechanical properties: hardness, density, strength properties, compactness, etc. Among them, abrasiveness and abrasivity can also be distinguished. In terms of nomenclature, they are very similar and often confused. Even within the academic community, researchers often use the names interchangeably, which needs to be corrected. This article aims to explain the difference between rock abrasiveness and rock abrasivity, classify methods for their assessment and present their practical applications in the mining and construction industry. It should be emphasized here that abrasiveness is determined when we are interested in the abrasive wear of natural stone and abrasivity when we are interested in the wear of the tool with which we cut the stone. The purpose of this article is also to let the reader decide whether to carry out an abrasiveness or abrasivity test and which method to use.

show abstract

Section: Discussionmentioning

confidence: 99%

Application of Rock Abrasiveness and Rock Abrasivity Test Methods—A Review

Mucha

2023

Sustainability

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…The development of digital and computer technologies has led to numerous studies involving simulations. Thus, paper [14] examined the interaction between rock and a diamond cutting element of the new type (3-RDE). The authors built a three-dimensional (3D) model of the dynamic rupture of rocks by a cutting element of the 3-RDE type.…”

Section: Literature Review and Problem Statementmentioning

confidence: 99%

Determining the influence of the condition of rock-destroying tools on the rock cutting force

Івасів¹,

Yurych²,

Zabolotnyi³

et al. 2020

EEJET

View full text Add to dashboard Cite

На сьогодні найуживанішим при проведенні бурових робіт є породоруйнівний інструмент, оснащений ріжучими елементами з полікристалічних алмазів (PDC) та алмазно-твердосплавними пластинами (АТП). Для нього є актуальними дослідження впливу ступеню зношення ріжучих елементів на силові та енергетичні параметри процесу руйнування гірської породи. З метою визначення цього впливу, в лабораторних умовах проведено експериментальні дослідження процесу різання одиничним різцем. Визначено середні значення складових сили різання (колової (Р z) та нормальної (Р y)) при глибинах різання 0,5; 1,0; 1,5; та 2,0 мм за різного ступеню зношення ріжучого елемента (лиска 0, 5,0 та 8,0 мм). Встановлено величину роботи різання та питомої енергії руйнування гірської породи. При глибині різання 0,5 мм зі збільшенням ступеню зношення ріжучого елемента (від 0 до 8 мм) величина роботи зростає від 0,06376 до 0,121 Н⋅м. При глибині різання 2,0 мм-величина роботи зростає від 0,624 до 3,603 Н⋅м. Енергоємність процесу руйнування породи при збільшенні глибини різання з 0,5 до 2,0 мм для гострого різця зростає з 3,88 кДж/м 2 до 11,66 кДж/м 2. За результатами досліджень побудовані графічні залежності усереднених значень складових сили різання та її нормальної складової (Р у) від глибини різання та ступеню зношення ріжучого елемента. Одержані результати показали суттєвий вплив розміру лиски зношування на зростання силових параметрів процесу, що є підставою для регламентування ступеню зношення ріжучих елементів в процесі буріння. Визначена тенденція зростання результуючої сили та питомої роботи різання гірської породи ріжучим елементом зі збільшенням ступеню зношення. Це дає можливість за показниками коливань миттєвих значень сили при бурінні свердловин або за зміною потужності визначати ступінь зношення ріжучих елементів та передбачати ймовірність їх руйнування Ключові слова: руйнування гірської породи при бурінні, буріння свердловин, долота PDC, сила різання

show abstract

“…According to the authors, Mechanical specific energy (MSE) is negligible between 0-and 30-degree side-rake angles, but can increase by threefold when the side-rake angle increases from 30 to 60 degrees. However, such values of side-rake angles are not applicable in PDC bits with circular cutters unless non-circular cutters with in-built side-rake angles (similar to cutters introduced in the work by Liu et al [18]) are implemented during manufacturing.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…Recursive least squares estimation could be used to estimate equivalent cutter wear status on the basis of noisy measurements of the weight on the bit. The measurement noise is defined through parameters v. Writing Equation (18) for k noisy measurement of weight on bit as,…”

mentioning

confidence: 99%

Application of Digitalization in Real-Time Analysis of Drilling Dynamics Using Along-String Measurement (ASM) Data along Wired Pipes

Gomar

Elahifar

2022

Energies

View full text Add to dashboard Cite

An automated drilling system requires a real-time evaluation of the drilling bit during drilling to optimize operation and determine when to stop drilling and switch bits. Furthermore, in the dynamic modeling of drill strings, it is necessary to take into account the interactions between drilling bits and rock. To address this challenge, a hybrid approach that combines physics-based models with data analytics has been developed to handle downhole drilling measurements in real time. First, experimental findings were used to formulate mathematical models of cutter–rock interaction in accordance with their geometrical characteristics, rock properties, and drilling parameters. Specifically, these models represent the normal and contact forces of polycrystalline diamond compact cutters (PDCs). Experimental data are analyzed utilizing deep learning, nonlinear regression, and genetic algorithms to fit nonlinear equations to data points. Following this, the recursive least square was implemented as a data analytic method to integrate real-time drilling data, drilling bit models, and mathematical models. Drilling data captured by the along-string measurement system (ASM) is implemented to estimate cutting and normal forces, torque, and specific energy at the bit. The unique aspect of this research is our approach in developing a detailed cutter–rock interaction model that takes all design and operation parameters into account. In addition, the applicability of the algorithm is demonstrated by real-time assessments of drilling dynamics, utilizing downhole digital data, that enable the prediction of drilling events and problems related to drilling bits.

show abstract

3D Numerical Simulation of Rock Cutting of an Innovative Non-Planar Face PDC Cutter and Experimental Verification

Cited by 29 publications

References 21 publications

Application of Rock Abrasiveness and Rock Abrasivity Test Methods—A Review

Application of Rock Abrasiveness and Rock Abrasivity Test Methods—A Review

Determining the influence of the condition of rock-destroying tools on the rock cutting force

Application of Digitalization in Real-Time Analysis of Drilling Dynamics Using Along-String Measurement (ASM) Data along Wired Pipes

Contact Info

Product

Resources

About