考虑岩石疲劳损伤的空气冲旋钻井破岩数值模拟研究

• 作者: 祝效华 罗衡 贾彦杰
• 来源期刊: 岩石力学与工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 岩石力学 空气冲旋钻井 岩石疲劳损伤 岩石动态本构关系 钻井参数 破岩比功
• 年，卷（期）: 2012,（4）
• 页码范围: 754-761
• 分类号: TU45
• 字数: 5394字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3969/j.issn.1000-6915.2012.04.014

摘要

以川东北PGP-X井为研究对象,对2 140～4 914 m地层进行分段采样,运用静态试验机和分离式霍普金森压杆(SHPB)试验装置对采样岩石进行动、静态力学性能室内试验.利用LS-DYNA建立空气冲旋钻井活塞-钻头-岩石相互作用系统模型,仿真模型中岩石采用H-J-C动态本构,为考虑冲击载荷往复加载对岩石造成的损伤积累,在每次冲击后,对井底岩石进行强度修正.在此基础上,研究PGP-X井钻井参量及空气锤结构参量与冲击功及破岩比功的关系,探索冲击功、冲击末速度、钻压、冲击频率、转速、井深及岩性对破岩能效的影响.分析发现冲击功-破岩比功曲线具有界限明显的波动区与稳定区,由此得到空气冲旋钻井的临界冲击功及临界钻压；临界冲击功及临界钻压与井深和岩性密切相关,随着井深和岩石硬度增加,临界冲击功和临界钻压都有逐渐减小.通过以上研究,推荐了典型深部地层的临界冲击功、临界钻压、最佳转速与冲击频率组合,这些结果可以作为现场空气冲旋钻井实践的参考.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	祝效华	西南石油大学机电工程学院	134	752	14.0	20.0
5	贾彦杰	西南石油大学机电工程学院	11	100	5.0	9.0
6	罗衡	西南石油大学机电工程学院	1	33	1.0	1.0