分离式冲击-刮切复合钻头破岩机理及钻进破岩研究

摘要：

随着油气勘探开发的不断深入,传统PDC钻头在深部地层钻进过程中的黏滑、回弹震荡等问题愈加突显,为此提出一种新型冲击-刮切复合PDC钻头,并基于该钻头分离式冲击-刮切的工作原理,开展了单元齿冲击、单元齿切削以及冲击-刮切复合破岩的试验与数值模拟.结果表明,冲击齿冲击岩石产生冲击坑,使冲击坑7 mm范围内岩石强度显著降低,同时可降低切削齿所需切削力,形成了较大切削岩屑,并影响冲击坑附近应力分布.同时基于正交试验,对冲击参数和切削参数的敏感性进行分析,探究各因素对冲击-刮切复合破岩的影响规律,结果表明影响较大的因素分别是冲击位置、切削速度、冲击齿类型以及切削深度.采用全尺寸钻头对比分析常规PDC钻头和复合钻头破岩井底形貌,发现复合钻头井底破碎体积更大.研究内容对研制和应用新型冲击-刮切复合PDC钻头具有重要参考价值.

关键词：冲击作用、破岩机理、冲击-刮切复合破岩、数值模拟

所属期刊栏目：41

分类号：TU452(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金;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

在线出版日期：2022-09-02（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：232-241