摘要：为了对阶梯式钻头的结构进行优化设计，提高冲击挤密钻进效率，采用Drucker—Prager屈服准则为判据，将土体视为DP材料，冲击钻具视为刚体，利用有限元软件ANSYS建立了冲击挤密钻进有限元模型，基于APDL参数化语言对阶梯钻头的台阶数目及钻头结构尺寸进行了优化设计和试验研究。结果表明，对于直径为60mm，钻头体长为150mm的阶梯钻头而言，台阶数目为9时，钻头钻进速度最快。在此基础上对九阶梯钻头的结构进行了优化设计，与普通结构阶梯钻头相比，优化钻头钻进速度提高了22％。与传统方法相比，利用ANSYS优化设计模块对钻头进行优化设计简单、可靠，为钻头结构的最优化设计提供了一种新思路和新手段。

关键词：有限元分析 优化设计 冲击挤密钻进 阶梯钻头 阶梯数目 

单位：中原石油勘探局钻井工程技术研究院 河南省濮阳市457001 吉林大学建设工程学院