一种基于破碎比功的岩石破碎效率评价新方法 被引量：24

1

作者 闫铁 李玮 +1 位作者 毕雪亮 李士斌 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期291-294,共4页

在石油钻井工程中,评价钻进效率差别的方法是利用钻速方程来计算各单因素对钻速的影响,计算工作量大,缺乏综合性。根据岩石破碎的基本理论,对牙轮钻头破碎岩石所消耗的能量进行分析,建立了岩石破碎比功的计算模型,并提出一种基于破碎比... 在石油钻井工程中,评价钻进效率差别的方法是利用钻速方程来计算各单因素对钻速的影响,计算工作量大,缺乏综合性。根据岩石破碎的基本理论,对牙轮钻头破碎岩石所消耗的能量进行分析,建立了岩石破碎比功的计算模型,并提出一种基于破碎比功的岩石破碎效率评价方法。应用所建立的模型和方法,可以有效地分析和确定不同条件下的岩石破碎效率,分析评价不同钻头、不同钻进措施条件下所产生的钻井效果,为钻井工程设计中优选钻头类型、优化钻进参数以及钻井事后效果分析提供了依据。应用该方法所得的计算结果,很好地解释了过平衡钻井和欠平衡钻井条件下同种地层而钻速差异较大的根本原因。 展开更多

关键词 钻井工程 钻进效率 岩石破碎效率 破碎比功 计算模型 评价方法

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冲击作用下岩石破碎比功理论分析及模糊预测模型 被引量：10

2

作者 曹钧 沈志康 +4 位作者 胡永乐 范成洲 王定贤 邓丽蓉 杨欢 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第S2期145-149,共5页

从岩石破碎机制分析出发,通过建立岩石破碎比功模态,确定破岩机具结构尺寸、岩石力学特性和破岩工艺三类对岩石破碎比功有影响的参数。引入模糊逻辑法,将上述参数作为模糊逻辑分析的输入变量,岩石破碎比功作为模糊逻辑分析的输出变量,... 从岩石破碎机制分析出发,通过建立岩石破碎比功模态,确定破岩机具结构尺寸、岩石力学特性和破岩工艺三类对岩石破碎比功有影响的参数。引入模糊逻辑法,将上述参数作为模糊逻辑分析的输入变量,岩石破碎比功作为模糊逻辑分析的输出变量,建立用于预测岩石破碎比功的预测模型。将该模糊预测模型应用于某工程实例,通过对比模型所得结果与工程实践中的真实岩石破碎比功,该模型所得结果与工程实践中的真实值比较接近,预测模型设计合理,模糊推理规则能够表达工程实践,在给定输入变量的情况下,该模型可有效预测岩石破碎比功这一重要特征参数。 展开更多

关键词 岩石破碎比功 破碎机制 模糊预测模型

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基于岩石损伤本构的破碎比功评价模型研究与应用 被引量：5

3

作者 蔡灿 伍开松 +2 位作者 袁晓红 吴霁薇 赵攀 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第9期2576-2584,共9页

由于钻头上的牙齿在油气井中是连续破碎岩石的,而传统破碎比功仅能评价牙齿单次加载的破岩效率,不能评价和预测牙齿二次加载及连续加载的破岩效果。基于ANSYS自定义损伤本构的二次开发,建立了试验和仿真的二次破碎比功和总破碎比功模型... 由于钻头上的牙齿在油气井中是连续破碎岩石的,而传统破碎比功仅能评价牙齿单次加载的破岩效率,不能评价和预测牙齿二次加载及连续加载的破岩效果。基于ANSYS自定义损伤本构的二次开发,建立了试验和仿真的二次破碎比功和总破碎比功模型。选用单齿单次压入破岩工况,结合试验和理论计算验证了损伤本构模型和数值仿真方法的正确性,最后利用二次开发的损伤本构模型对单齿一次、二次和连续总的破碎比功进行了分析。结果表明,基于损伤本构的破碎比功评价模型能够准确地预测二次破碎及连续破碎的效果,且随着载荷增加破碎比功缓慢下降,与单齿一次破碎比相比,在同一处的二次破碎及连续两次破碎的破碎比功将分别减小约80%和60%。 展开更多

关键词 岩石破碎 自定义损伤 二次开发 破碎比功 评价模型

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动、静载岩石破碎比功试验研究 被引量：20

4

作者 李国华 陶兴华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第14期2448-2454,共7页

岩石破碎比功表征钻井中破碎单位体积岩石的功耗量。通过静载和动载条件下岩石表面和钻孔内部破碎比功的试验研究,分析了动、静载破碎比功之间在量与质上的区别和联系,研究了动、静2种载荷单独和联合破岩的异同点及其相互关系,进一步证... 岩石破碎比功表征钻井中破碎单位体积岩石的功耗量。通过静载和动载条件下岩石表面和钻孔内部破碎比功的试验研究,分析了动、静载破碎比功之间在量与质上的区别和联系,研究了动、静2种载荷单独和联合破岩的异同点及其相互关系,进一步证明了2种载荷联合作用——旋冲钻井,是提高硬地层钻井效率的最佳方式之一。研究成果为提高破岩效率研究提供了试验和理论基础。 展开更多

关键词 石油工程 动载 静载 岩石破碎比功 旋冲钻井

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基于分形岩石破碎比功方程的钻井优化 被引量：7

5

作者 李玮 闫铁 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第4期693-696,共4页

利用分形岩石破碎比功方程研究了深部地层岩石破碎产物的分形特征对单位进尺成本及钻头优选的影响。以大庆徐家围子火山岩地层钻井数据为基础,将分形岩石破碎比功方程与进尺成本函数结合起来,给出了具有分形参数的进尺成本分析方程,再... 利用分形岩石破碎比功方程研究了深部地层岩石破碎产物的分形特征对单位进尺成本及钻头优选的影响。以大庆徐家围子火山岩地层钻井数据为基础,将分形岩石破碎比功方程与进尺成本函数结合起来,给出了具有分形参数的进尺成本分析方程,再根据岩石破碎比功方程和进尺成本分析方程计算数据,应用层次分析法对大庆徐深使用钻头进行优选。研究结果表明:岩石破碎比功及分形参数对单位进尺成本及钻头选型具有明显影响,深部地层岩屑粒度分布的分形维数越大,进尺成本越大;岩屑最大尺寸越小,进尺成本越小;破碎比功越大,进尺成本越高,钻头使用效果越好。 展开更多

关键词 分形 破碎比功 钻速方程 层次分析 钻头优选

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河面冰破碎比功的研究 被引量：1

6

作者 李斌 郑夕健 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 1995年第3期225-228,共4页

研究冰在冲击载荷作用下发生破碎的状态，提出破碎比功的概念，分别建立了破碎比功与温度和冲击功的线性表达式．研究破碎比功与冲击功和冰温的关系，提出了温度对破碎比功的影响将随冲击功的提高而降低的观点．

关键词 冰 冲击功 破碎比功 温度

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钻探工程中冲击载荷下冲击功和破碎比功理论模型研究

7

作者 朱俊霖 叶盛鹏 《世界有色金属》 2017年第6期98-99,共2页

冲击荷载作用下破碎岩石是钻探工程中常用的碎岩方法之一。为了减少坚硬脆性岩层中的钻头磨损和提高冲击碎岩效率,本文针对动载碎岩原理和冲击碎岩效果,开展了其理论模型公式研究和分析。探讨了动静载碎岩效果的区别,详细分析了影响冲... 冲击荷载作用下破碎岩石是钻探工程中常用的碎岩方法之一。为了减少坚硬脆性岩层中的钻头磨损和提高冲击碎岩效率,本文针对动载碎岩原理和冲击碎岩效果,开展了其理论模型公式研究和分析。探讨了动静载碎岩效果的区别,详细分析了影响冲击碎岩效果的因素中的冲击功和破碎比功,基于岩石破碎比功建立了破碎体积的解析计算模型,这一研究的开展对于冲击钻进技术应用质量的提升,起到了有效的促进作用。 展开更多

关键词 冲击载荷 冲击功 破碎比功 破碎体积 解析计算模型

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基于颗粒压缩实验的破碎比功测定研究

8

作者 李壮 张浩 邓存宝 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第6期7-11,共5页

为了更好的表征煤体强度特性,根据黎金格的新表面学说,提出了1种基于颗粒压缩实验的破碎比功测定方法;基于该方法,对阳泉矿区原生煤和不同类型构造煤的破碎比功进行了系统性测定。测定结果表明:阳泉矿区构造煤的破碎比功介于18.14~87.39... 为了更好的表征煤体强度特性,根据黎金格的新表面学说,提出了1种基于颗粒压缩实验的破碎比功测定方法;基于该方法,对阳泉矿区原生煤和不同类型构造煤的破碎比功进行了系统性测定。测定结果表明:阳泉矿区构造煤的破碎比功介于18.14~87.39 J/m2,比原生煤(约1 098.46 J/m2)低1~2个数量级;同时,碎粒煤的破碎比功(64.26~87.39 J/m2)明显大于糜棱煤(约18.14 J/m2),为糜棱煤的3.54~4.82倍。 展开更多

关键词 煤与瓦斯突 出颗粒压缩 表面积 破碎比功 煤体强度

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一种基于破碎比功确定岩石强度指标的新型简便试验方法

9

作者 郑磊 《凿岩机械气动工具》 北大核心 1997年第4期46-49,共4页

提出了一种采用工业用旋转冲击式电钻及其装置破碎岩石所得到的破碎比功来确定岩石强度指标的新型试验方法。根据试验结果可绘制出破碎比功与钻孔速度的关系曲线，再利用此曲线的斜率及最小破碎比功（或最大钻孔速度）与岩石单轴抗压强... 提出了一种采用工业用旋转冲击式电钻及其装置破碎岩石所得到的破碎比功来确定岩石强度指标的新型试验方法。根据试验结果可绘制出破碎比功与钻孔速度的关系曲线，再利用此曲线的斜率及最小破碎比功（或最大钻孔速度）与岩石单轴抗压强度和杨氏模量的线性关系，可方便地确定岩石的强度指标或硬度指标。 展开更多

关键词 岩石 强度指标 破碎比功 简便试验 岩石破碎

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岩石破碎功、坚固性系数，强度关系的实验研究 被引量：20

10

作者 郭臣业 鲜学福 +2 位作者 吴轩洪 姚伟静 张昌勇 《重庆建筑大学学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第6期28-31,共4页

为了探索岩石突出等地下工程灾害中的岩石破碎功能关系,以岩石破碎理论为基础,进行了不同岩石的破碎和坚固性捣碎实验、破碎粒度筛分分级实验、岩石单轴抗压强度实验。通过对不同岩石的坚固性系数与破碎比功和单轴抗压强度等实验结果进... 为了探索岩石突出等地下工程灾害中的岩石破碎功能关系,以岩石破碎理论为基础,进行了不同岩石的破碎和坚固性捣碎实验、破碎粒度筛分分级实验、岩石单轴抗压强度实验。通过对不同岩石的坚固性系数与破碎比功和单轴抗压强度等实验结果进行了回归,分析了三者之间的关系。研究表明,岩石坚固性系数与岩石破碎比功、岩石单轴抗压强度之间线性相关,同时验证了岩石破碎功能关系符合裂纹学说。实验结果对计算岩石动力灾害中的岩石破碎所需能量提供了实验基础和理论依据。 展开更多

关键词 岩石破碎 破碎功 岩石破碎比功 裂纹说 坚固性系数

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突出危险煤破碎功理论与实验研究 被引量：25

11

作者 蔡成功 熊亚选 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期63-66,共4页

系统分析了煤破碎的各种学说理论,应用捣碎法测定了突出煤的破碎功,理论验证了破碎功与各学说的符合程度,得出了突出煤破碎比功与坚固性系数关系的数学模型.实验研究结果表明,煤的破碎符合新表面说,破碎时所消耗的功主要消耗于煤产生新... 系统分析了煤破碎的各种学说理论,应用捣碎法测定了突出煤的破碎功,理论验证了破碎功与各学说的符合程度,得出了突出煤破碎比功与坚固性系数关系的数学模型.实验研究结果表明,煤的破碎符合新表面说,破碎时所消耗的功主要消耗于煤产生新表面积,与破碎后产生的新表面积成正比.煤破碎比功与煤的坚固性系数符合线性规律,是反映煤抵抗外力破碎难易程度的重要指标. 展开更多

关键词 煤与瓦斯突出 破碎功 表面积 破碎比功 坚固性系数

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旋转钻井中岩石破碎能耗的分形分析 被引量：30

12

作者 闫铁 李玮 +1 位作者 毕雪亮 李士斌 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第A02期3649-3654,共6页

通过旋转钻井中破碎岩石的能耗分析,应用分形岩石力学理论,从钻井过程中钻头破碎岩屑的粒度分布、能量耗散等角度,建立旋转钻井中钻头破碎岩石所需能量的分形描述模型,详细分析影响钻头破碎岩石能耗的因素。该模型显示出旋转钻井岩石破... 通过旋转钻井中破碎岩石的能耗分析,应用分形岩石力学理论,从钻井过程中钻头破碎岩屑的粒度分布、能量耗散等角度,建立旋转钻井中钻头破碎岩石所需能量的分形描述模型,详细分析影响钻头破碎岩石能耗的因素。该模型显示出旋转钻井岩石破碎能耗不仅与钻压、转速等钻井参数关,还与地层岩石破碎体的尺度和粒度分布分形维数等因素有关。应用该模型不仅可以确定钻井过程中破碎岩石所需的能量,还可以反演计算,根据所需岩石的破碎能量优选钻进参数。将所建立的模型进行适当简化,可得到经典岩石破碎比功三大学说表达式,说明该模型具有一定的普遍性。 展开更多

关键词 钻井工程 旋转钻井 岩石破碎 分形维数 能量耗散 破碎比功 钻进参数

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煤体破碎能的实验研究 被引量：9

13

作者 姜永东 郑权 +2 位作者 刘浩 宋晓 崔悦震 《矿业安全与环保》 北大核心 2013年第3期13-16,共4页

利用煤坚固性系数测定仪,通过对2个煤样破碎能进行实验研究,结果表明新表面说、相似说、裂纹说都能解释煤体破碎的机理,其中裂纹说能更好地描述煤体破碎能与块度之间的关系,其破碎比功W与1/槡dm之间呈线性关系。破碎后的煤体具有分形特... 利用煤坚固性系数测定仪,通过对2个煤样破碎能进行实验研究,结果表明新表面说、相似说、裂纹说都能解释煤体破碎的机理,其中裂纹说能更好地描述煤体破碎能与块度之间的关系,其破碎比功W与1/槡dm之间呈线性关系。破碎后的煤体具有分形特征,有明显的自相似性,其分维数与破碎能之间呈线性关系。分维数能较好地反映煤的粒度分布规律,根据粒度的大小能估算分维数和煤与瓦斯突出的能量,煤的粒径与分维数之间呈双曲线关系。 展开更多

关键词 破碎比功 分形 分维数 粒度

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煤体冲击破碎试验参数k值的实验研究 被引量：1

14

作者 张智博 《安全》 2022年第9期70-74,共5页

为量化k值的范围,确定煤样受冲击后破碎成小粒径需要多少消耗能,本文对5种不同硬度的块煤在不同冲击能量下进行破碎实验,基于新表面说公式A=k(1/d-1/D),探讨k值与坚固性系数值、破碎比功的关系。实验结果表明:坚固性系数为0.36~2.82的... 为量化k值的范围,确定煤样受冲击后破碎成小粒径需要多少消耗能,本文对5种不同硬度的块煤在不同冲击能量下进行破碎实验,基于新表面说公式A=k(1/d-1/D),探讨k值与坚固性系数值、破碎比功的关系。实验结果表明:坚固性系数为0.36~2.82的煤样的k值范围是174.43~1547.08 J·mm;k值与坚固性系数值呈良好的线性关系且随着单位质量煤的破碎功成倍增加,k值缓慢增加,取均值后拟合公式为k_(1)=487.2f+9.2214(线性拟合度为99.93%)。k_(1)值与破碎比功拟合结果说明:k值与破碎比功呈现良好的线性关系(线性拟合度为99.84%),拟合公式为k_(2)=5.1695w-27.645。可见k值可以反映煤抵抗外力破碎的难易程度,是煤抵抗外力的重要指标。 展开更多

关键词 能量耗损 煤冲击破碎 k值 破碎比功

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PDC高速切削水泥塞机理研究 被引量：1

15

作者 辛永安 朱峰 +3 位作者 付悦 胡璠 李明慧 蒲晓莉 《石油机械》 北大核心 2024年第7期78-85,共8页

针对连续管在钻井作业时因钻压高、转速低导致钻头磨损严重和钻磨水泥塞效果不佳的问题,基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为固井水泥强度准则,通过单轴和三轴试验得到固井水泥弹性模量、泊松比、内黏聚力和内摩擦角等参... 针对连续管在钻井作业时因钻压高、转速低导致钻头磨损严重和钻磨水泥塞效果不佳的问题,基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为固井水泥强度准则,通过单轴和三轴试验得到固井水泥弹性模量、泊松比、内黏聚力和内摩擦角等参数,建立固井水泥本构模型,并用ABAQUS软件建立高速切削水泥塞二维有限元模型,在此基础上分析了倾角、切削深度和切削速度对破碎比功的影响。研究结果表明:高速下切削水泥塞产生细小且均匀的碎屑,较低的速度切削水泥塞产生块状或者带状的碎屑;倾角(5°~25°)和切削深度(1.0~2.5 mm)与破碎比功呈正相关,而破碎比功随切削速度的增大而减小,当切削速度为2.26 m/s时破碎比功最小,破碎水泥塞的效率最高。研究结果可为PDC钻头切削水泥塞提供理论支撑。 展开更多

关键词 PDC钻头 低钻压 高速切削 破碎比功 倾角 切削深度 切削水泥塞

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构造煤颗粒在单轴加卸载下的力学损伤特征

16

作者 刘杰 翟业超 +3 位作者 张浩 李志斌 王斌荣 潘如小 《煤炭科技》 2024年第4期85-90,共6页

为了论证构造煤在煤与瓦斯突出过程中的必要性,深化对煤与瓦斯突出发生机理的认识,对煤与瓦斯防治理论和实际工作方面提供指导,选取来自中煤集团白羊岭煤矿15煤层原生煤和构造煤颗粒作为实验样品,对构造煤的力学特性和破坏特征进行定量... 为了论证构造煤在煤与瓦斯突出过程中的必要性,深化对煤与瓦斯突出发生机理的认识,对煤与瓦斯防治理论和实际工作方面提供指导,选取来自中煤集团白羊岭煤矿15煤层原生煤和构造煤颗粒作为实验样品,对构造煤的力学特性和破坏特征进行定量的分析。结果表明,构造煤在相同的受力条件下更容易发生变形和破坏。同尺度下原生煤的强度显著大于构造煤。构造煤破碎成构造煤颗粒需要提供的能量更低,其破碎条件更容易达到。这决定了构造煤具有高突出危险性和倾向性,在突出发生发展过程中起到了重要的作用。 展开更多

关键词 构造煤颗粒 循环加卸载 破碎比功 单轴抗压强度

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一种利用岩石强度刻划试验确定岩石PDC钻头可钻性级值的方法 被引量：6

17

作者 陈军海 王怡 +2 位作者 韩艳浓 曾义金 孙连环 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期94-99,共6页

基于微钻岩石可钻性试验与岩石强度刻划试验破岩机制一致性,通过开展试验获得两种试验岩石破碎比功的转化关系,结合岩石PDC钻头可钻性级值求取方法,建立利用刻划岩石破碎比功求取岩石PDC钻头可钻性级值模型,形成一种通过刻划岩心表面得... 基于微钻岩石可钻性试验与岩石强度刻划试验破岩机制一致性,通过开展试验获得两种试验岩石破碎比功的转化关系,结合岩石PDC钻头可钻性级值求取方法,建立利用刻划岩石破碎比功求取岩石PDC钻头可钻性级值模型,形成一种通过刻划岩心表面得到岩石PDC钻头可钻性级值剖面的方法。结果表明,该方法不但与微钻可钻性试验结果具有很好的一致性,还充分表征了矿物组分、胶结强度、微观结构等复杂因素变化对岩石PDC钻头可钻性级值的影响,且不破坏岩心的整体结构,提高了岩心的利用率,推广应用价值高。 展开更多

关键词 刻划试验 PDC钻头 破碎比功 岩石可钻性级值 岩石破碎

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PDC钻头切削齿切削角度对破岩效果影响规律的研究 被引量：26

18

作者 王镇全 周悦辉 《煤矿机械》 北大核心 2009年第8期49-51,共3页

利用有限元数值模拟方法,研究石油钻井PDC钻头破岩过程中切削齿与岩石相互作用的规律,分析PDC钻头切削齿切削角度与破岩效果的关系,以优化切削齿的切削角度。通过数值模拟分析,得到了在不同岩性中切削齿切削角度与破岩体积、破碎比功之... 利用有限元数值模拟方法,研究石油钻井PDC钻头破岩过程中切削齿与岩石相互作用的规律,分析PDC钻头切削齿切削角度与破岩效果的关系,以优化切削齿的切削角度。通过数值模拟分析,得到了在不同岩性中切削齿切削角度与破岩体积、破碎比功之间的关系。 展开更多

关键词 PDC钻头 有限元 切削角度 破碎比功

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一种确定岩石抗压强度的新技术:刻划测试 被引量：7

19

作者 韩艳浓 陈军海 +1 位作者 孙连环 王怡 《科学技术与工程》 北大核心 2015年第9期151-155,共5页

岩石抗压强度是重要的岩石力学特性参数,常采用在压力机上直接压坏标准试样的方式测得。虽然该测量方法得到了广泛的应用,但是这些方法具有显而易见的缺点:耗费时间长、所需岩样多、试样加工困难、岩石非均质性对实验结果影响严重等。... 岩石抗压强度是重要的岩石力学特性参数,常采用在压力机上直接压坏标准试样的方式测得。虽然该测量方法得到了广泛的应用,但是这些方法具有显而易见的缺点:耗费时间长、所需岩样多、试样加工困难、岩石非均质性对实验结果影响严重等。介绍了利用刻划测试岩石抗压强度的原理、方法以及测试技术,对均质砂岩和非均质泥页岩开展了刻划测试实验,可靠性分析研究表明,刻划测试技术准确、可靠,具有很大的推广价值。 展开更多

关键词 刻划测试 抗压强度 破碎比功 强度非均质性

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塑性地层宽刃齿破岩机理研究与提速应用 被引量：6

20

作者 胡莉 况雨春 +2 位作者 韩一维 杨博 刘志鹏 《石油机械》 北大核心 2022年第8期52-60,共9页

常规PDC钻头在钻进塑性地层时,存在吃入困难、机械钻速低的问题。为提高复合片吃入地层的能力,对常规PDC钻头布齿情况下的比钻压分布进行理论分析,并提出一种新的宽刃齿齿形。建立了宽刃齿和常规平齿静态压入和切削破岩的有限元模型。... 常规PDC钻头在钻进塑性地层时,存在吃入困难、机械钻速低的问题。为提高复合片吃入地层的能力,对常规PDC钻头布齿情况下的比钻压分布进行理论分析,并提出一种新的宽刃齿齿形。建立了宽刃齿和常规平齿静态压入和切削破岩的有限元模型。模拟结果表明:在同压力下,宽刃齿压入深度比常规平齿深24%~430%,静压入体积也明显增多;在相同工况下,宽刃齿比常规平齿破碎比功更小,更易高效破碎岩石;同时,设计宽刃齿钻头时,前倾角和侧转角不宜过大。基于研究结果开发了新型宽刃齿钻头并在塑性泥岩地层进行了现场应用。应用结果表明,该新型钻头平均机械钻速比同型号常规齿PDC钻头提高515%。研究结果可为解决难钻塑性地层的钻井提速问题提供一种新的思路。 展开更多

关键词 塑性地层 PDC 宽刃齿 破岩机理 破碎比功

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