复合载荷作用下钻头冲击破岩机理研究及现场应用

作者：李思琪; 李玮; 闫铁; 高晗; 毕福庆; 马红滨

来源：振动与冲击, 2017, 36(16): 51-112.

DOI：10.13465/j.cnki.jvs.2017.16.008

• 复合载荷
• 冲击作用
• 侵深
• 破岩效率
• 现场应用

复合载荷冲击破岩作为新的高效破岩技术之一可以解决复杂难钻地层机械钻速缓慢、钻具失效严重等问题。基于弹性力学和冲击力学理论,建立了复合载荷作用下压头的破岩模型,分析了模型因素对压头侵深的影响。同时,应用有限元软件分析了复合载荷作用下岩石位移和应力的响应。通过现场应用进一步证明复合载荷冲击破岩的提速效果。理论研究结果表明:该破岩方法可以在保证钻深基础上,减少钻具失效;还扩大了岩石的响应范围和载荷的作用区域,加剧了岩石振动的剧烈程度;当激励频率与岩石固有频率相同或接近时,岩石产生共振,整体振动位移达到峰值。现场应用效果表明,高频低幅轴向冲击工具应用井段平均机械钻速可达3 m/h,与常规钻具相比,平均提速可达67.65%。

• 单位
  东北石油大学; 中国石油集团西部钻探工程有限公司