冲旋钻井条件下的岩石破碎机理

被引：83

作者：

朱海燕 ^{[1
,2
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刘清友 ^{[2
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邓金根 ^{[1
]}

王国荣 ^{[2
]}

廖建华 ^{[3
]}

机构：

[1] 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室

[2] 西南石油大学“油气藏地质及开发工程”国家重点实验室

[3] 中海油缅甸分公司

来源：

应用基础与工程科学学报 | 2012年 / 04期

基金：

国家自然科学基金重点项目;

关键词：

冲旋钻井; 破岩机理; 有限元; 边齿; 平底钻头;

D O I：

暂无

中图分类号：

TE21 [钻井理论];

学科分类号：

082001 [油气井工程];

摘要：

冲旋钻井因其具有较高的钻速和较小的井斜,而广泛应用于矿山、石油与天然气领域的钻井工程中.为了揭示冲旋钻井的破碎机理,考虑静压、冲击和旋转的耦合作用,分别建立了牙齿和12 1/4″全尺寸平底钻头与岩石的三维冲击动力学模型.对所建立的模型进行有限元求解,结果显示:拉应力破碎是岩石破碎的主要形式,剪切应力、压应力破碎次之;岩石的破碎主要发生在岩石的拉应力失效阶段和卸载后的静压-旋转剪切破岩阶段;岩石在单齿的作用下可以显著地分成4个半球形区域;全尺寸钻头的破岩过程可以分成5个破碎阶段;边齿倾角越大,破岩侵深越小,破碎体积越大,齿顶应力越高;钻头边齿齿顶和齿孔应力均远高于中心齿,极易最先破坏;岩石越硬,牙齿侵入深度越小,破岩体积越大.研究结果与一系列的室内实验研究结果一致,可用于冲旋钻井钻头的优化设计及冲旋钻井参数的优选.

引用

页码：622 / 631

页数：10

共 5 条

[1]

冲旋钻头破岩机理仿真研究 [J].