油气钻井中的分离式冲击-切削复合破岩机制研究

摘要：

近年来高频冲击类钻井提速理论及工具飞速发展,有效解决了聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,简称PDC)钻头在复杂难钻地层存在的黏滑、回弹震荡等问题,但PDC齿在冲击载荷下的失效问题较为突出.为此,提出了一种新型分离式冲击-切削复合钻头,有效地解决冲击载荷对PDC齿寿命的不利影响.该钻头与传统冲击类工具作用机制不同,破岩机制尚不明确,亟需开展相关研究.基于新型分离式冲击-切削复合破岩形式,分别开展了单元齿冲击、切削以及两者不同组合形式下的破岩试验研究,并进行了相应的数值分析.结果 表明,冲击齿冲击岩石形成冲击坑后,冲击波在岩石内部进一步传递,降低了冲击坑附近区域岩石的强度,有效地减少了切削时切削齿所受切削力,提高了破碎体积.同时基于正交试验,对冲击速度、冲击角度以及冲击坑与切削齿偏移距离等因素进行参数敏感性分析,研究了不同冲击参数对冲击-切削复合破岩的影响.上述研究揭示了冲击-切削复合破岩机制以及冲击齿与切削齿最佳组合方式,对油气钻井中的冲击破岩工具设计研究具有重要参考价值.

关键词：冲击钻井;破岩机制;冲击-切削复合破岩;试验研究;数值分析

所属期刊栏目：42

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然基金项目;四川省科技计划项目;中国博士后面上基金;西南石油大学"启航计划";中国石油化工集团有限公司横向项目

在线出版日期：2021-10-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：2535-2544