复合冲击频率配合特性模拟研究

摘要：

目前,对于传统的轴向冲击破岩和扭力冲击破岩机理的研究较多,而复合冲击钻井破岩机理的研究正处于起步阶段,且现有的研究成果极少.鉴于此,利用ABAQUS动力学冲击模块计算平台建立了PDC钻头单齿-岩石相互作用的动力冲击数值模型,考虑切削齿在钻压、转速、交变冲击扭矩和交变轴向冲击力等多个载荷的共同作用下,分析了复合冲击破岩方式、轴向冲击和扭向冲击频率配合方式、钻压等几个因素对复合冲击破岩效果的影响.研究结果表明:岩石单元内部拉应力与压应力破坏区域交替分布;冲击条件相同,且在轴向冲击频率为扭向冲击频率的1/2时,岩石破碎效率最高;如果冲击频率太小,而不能及时有效地破碎钻遇岩石,即发生黏滑振动;如果冲击频率太大,载荷作用时间太短,则破岩过程中冲击能量无法及时分配,冲击力微弱,因此,复合冲击频率配合数量关系存在一个冲击频率极值.复合冲击钻井技术破岩机理的研究为新型钻井工具的进一步开发和优化改进奠定了理论基础.

关键词：复合冲击钻井、冲击破岩、PDC、钻压、冲击频率、ABAQUS

所属期刊栏目：47

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：北京市属高校高水平教师队伍建设支持计划-青年拔尖人才培育计划项目“钻井复杂工况实时解释方法研究”CIT&TCD201804057;北京市教委一般项目“井下工程参数测量与数据分析方法研究”KM201811232011;北京信息科技大学科研水平提高重点研究培育项目“干热岩储层激发裂隙网络连通性预测研究”5221835901;北京信息科技大学师资补充与支持计划项目“干热岩基础岩石力学参数测试研究”5029011102

在线出版日期：2019-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：30-36