斧形PDC齿破碎致密硬质砂岩特性数值模拟研究

作     者：赵润琦 陈振良 史怀忠 赫文豪 史杏杏 陈晗 Zhao Runqi;Chen Zhenliang;Shi Huaizhong;He Wenhao;Shi Xingxing;Chen Han

作者机构：中石化中原石油工程有限公司钻井三公司河南省开封市475000 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室 中国石油大学(北京)油气光学探测技术北京市重点实验室 

基　　金：国家自然科学基金企业创新发展联合基金项目之课题五“海相深层高温高压钻完井工程基础理论及控制方法”(U19B6003-05) 国家自然科学基金青年科学基金项目“三轴应力条件下奔驰形PDC齿压剪耦合破岩机理研究”(52004296) 中国石油大学(北京)科研基金项目“奔驰形PDC齿破岩性能和布齿方法研究”(2462020YJRC004) 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2021年第49卷第10期

页      码：8-16页

摘      要：现有文献针对斧形PDC齿具体破岩机理研究较少,且破岩特性数据多针对现场应用数据,缺乏布齿方法的理论性依据。鉴于此,利用有限元数值模拟方法分析了斧形PDC齿破碎致密硬质砂岩特性,开展了岩石力学参数和切削工艺参数对斧形PDC齿破岩效率的影响规律研究。数值模拟结果表明:斧形PDC齿与常规PDC齿的破岩特性具有显著不同,相较于常规平面PDC齿,斧形PDC齿更容易吃入地层,且破碎同体积岩石要求的切削力更低,破岩比能更小,破岩效率更高;斧形PDC齿破岩效率与岩石密度无显著关系,但在高抗压强度、高弹性模量以及高泊松比地层中破岩效果将显著降低。研究结果可为高性能混合布齿PDC钻头的设计提供参考。

主 题 词：PDC齿 斧形齿 破岩比能 破岩效率 数值模拟 参数敏感性 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2021.10.002

馆 藏 号：203105263...