钻头切削齿破碎岩石的温度变化试验及机理分析

• 作者: 何录忠 周琴 张凯 张在兴 郑国敬
• 来源期刊: 天然气工业
• 关键词: 岩石特性 钻进试验 破岩机理 温升速率 温度波动 力学模型 破碎模式 数值分析
• 年，卷（期）: 2020,（10）
• 所属期刊栏目: 钻井工程
• 页码范围: 102-110
• 页数: 9页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3787/j.issn.1000-0976.2020.10.012

摘要

钻头切削齿是破碎岩石的核心部分,在破岩过程中做的绝大部分功会转换成切削热,导致切削齿温度升高,目前对切削齿温度的影响研究成果主要集中在切削深度、切削速度及切削齿结构方面,但对于岩石特性对切削温度影响程度和机理的认识尚不明晰.为此,在自制的MDES 2000微钻平台上,开展了砂岩、大理岩、花岗岩以及玄武岩等4种典型岩石的钻进试验,基于岩石破碎力学模型和数值分析结果,探讨了岩石特性对切削温度的影响程度并进行机理分析.研究结果表明:①在相同的钻进参数下,岩石强度直接影响不同岩石钻进深度,导致岩石破碎模式(塑性、脆性)的转变,从而造成不同岩石切削温度的波动差异,砂岩、大理岩发生塑性破碎,温度波动范围约为±0.5℃,而花岗岩、玄武岩则发生脆性破碎,切削齿温度波动范围约为±1.5℃;②岩石强度是影响切削温度温升速率变化的重要因素,强度越大所需切削力越大,产生切削热增加,导致4种不同岩石钻进时温升速率随岩石强度的增加而逐次递增;③岩石破碎力学模型和前、后刀面温度分析结果表明,切削齿前刀面起主要的切削作用,是造成不同岩石的切削温度波动程度的主要因素.结论 认为,钻进试验与数值模拟所得到的温度变化趋势基本吻合,该成果可以为钻头切削齿工作寿命研究提供借鉴和参考.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	周琴		10	17	3.0	4.0
2	张凯		12	43	4.0	6.0
3	郑国敬		2	0	0.0	0.0
4	张在兴		2	0	0.0	0.0
5	何录忠		1	0	0.0	0.0