摘要：PDC鉆頭在鉆遇軟硬交錯地層時,容易出現切削齒崩齒或損壞等情況。針對該問題,研究了在鉆進過程中地層硬度突增時PDC鉆頭黏滑振動特性,建立了PDC鉆頭的扭轉振動的扭擺模型。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鉆頭處的扭矩及轉速隨時間的變化規律,并得出鉆頭轉速波動的相軌跡。分析結果表明:在PDC鉆頭鉆進過程中,當所鉆地層硬度突增后,PDC鉆頭會出現扭轉振動,表現為鉆頭運動的相軌跡收斂于穩定的橢圓形極限環,其振幅與突增后的巖石硬度成正比;當突增后巖石硬度較大時,會出現PDC鉆頭的黏滑振動,為一種穩定的自激振動;巖性的突變是造成PDC鉆頭黏滑振動的一個重要原因,而PDC鉆頭與巖石之間的非線性摩擦阻力是造成PDC鉆頭黏滑振動自激屬性的根本原因。研究結果對鉆井工程參數的優選及降本增效有很好的指導意義。