动静载荷比对钻齿破岩效率的影响研究

摘要：

旋冲钻井技术能有效提高钻井效率,但由于对旋冲钻进时动静载荷比对破岩效率的影响认识尚不够清楚,使得旋冲钻井技术在推广应用时未能发挥其最佳性能.基于弹塑性力学和岩石力学,采用Drucker-Prager准则作为岩石的屈服准则,建立了钻齿-岩石互作用非线性动力学有限元模型,通过与实验对比验证了数值模型的可靠性,研究了载荷比对岩石内部应力分布规律及其对钻齿侵入岩石特性的影响.结果表明,动静组合载荷更有利于钻齿破岩;动静组合载荷总值恒定时,存在钻齿破岩效率最佳的载荷比,且其与岩石抗压强度正相关,围压为10 ～ 90 MPa时钻齿破碎灰岩的最佳载荷比为0.42 ～ 0.48.考虑到现有技术条件和工程实况,建议在灰岩地层进行旋冲钻进时载荷比取0.1 ～ 0.48.若其它目标地层的抗压强度大于或小于灰岩的抗压强度,可适当增大或减小载荷比.

关键词：载荷比、破岩效率、钻齿、旋冲钻井、有限元

所属期刊栏目：38

分类号：TE242(钻井工程)

资助基金：国家自然科学基金项目"岩石塑-脆性破碎机理和塑性耗能比研究"51674214;四川省青年科技创新团队项目"钻井提速"2017TD0014

在线出版日期：2019-05-31（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：22-28