粒子钻井技术新进展与破岩数值模拟研究

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• 责任者：赵健^c中国石油大学(华东)^d1987^e在读博士研究生 ; 伍贤柱^c中国石油川庆钻探工程有限公司 ; 韩烈祥^c川庆钻探工程有限公司钻采工程技术研究院 ; 张帆 ; 徐依吉 ; 段鹏 ; 孙永兴
• 刊名：钻采工艺
• 出版年：2013
• 卷期：36^b1总172
• 关键词：冲击钻进 ; 岩石破碎机理20^a数值模拟 ; 有限元法 ; 进展 ; 实验研究30^a粒子冲击钻进
• 页码：1～5
• 索书号：P714.06/999-3
• 图表：^c表7参21插图
• 分类号：2400
• 文摘期号：2013/08

摘要

粒子冲击钻井是将2%～5%的钢质粒子加入到钻井液，利用粒子冲击和钻头切削齿联合破岩，从而实现高效破岩，提高钻井速度的一项钻井新技术。该文从粒子钻井公司粒子钻井钻头、粒子注入回收系统、粒子钻井技术现场试验等方面综述了该技术最新的研究进展和取得的成果。采用ANSYS/LS‐DYNA有限元软件建立了粒子冲击破岩有限元模型，研究分析了粒子冲击破岩的机理以及侵入深度随粒子直径、入射角度、入射速度、粒子材质等参数对粒子破岩效果的影响。结果表明粒子与岩石碰撞的瞬时具有极高的瞬时应力，足以超过岩石的抗压强度；粒子初速度在100～200 m/s范围之间比较合适；粒子直径在1～3 mm之间为宜；随着入射角度的增加，粒子侵入岩石的深度逐渐减小，入射速度的法向向量起着重要的作用；钢粒的破岩效果要优于陶粒。