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复合载荷作用下钻头冲击破岩机理研究及现场应用

发布时间:2018-03-18 18:36

  本文选题:复合载荷 切入点:冲击作用 出处:《振动与冲击》2017年16期  论文类型:期刊论文


【摘要】: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%。
[Abstract]:As one of the new and high efficient rock breaking techniques, the complex load impact rock breaking technology can solve the problems of slow drilling speed and serious failure of drilling tools in complex and difficult formations, based on the theory of elastic mechanics and impact force. The rock breaking model of the pressure head under complex load is established, and the influence of the model factors on the penetration depth of the head is analyzed. The response of rock displacement and stress under composite load is analyzed by using finite element software. The effect of velocity increase of rock burst under composite load is further proved by field application. The theoretical results show that the method can be used in the field. On the basis of ensuring drilling depth, Reducing the failure of drilling tools; expanding the response range of rock and the area of action of load, and increasing the intensity of rock vibration; when the excitation frequency is the same as or close to the natural frequency of rock, the rock produces resonance. The field application results show that the average drilling speed of the high frequency and low amplitude axial impact tools can reach 3 m / h, and the average speed increase is 67.65% compared with the conventional drilling tools.
【作者单位】: 东北石油大学石油工程学院;中国石油大庆化工研究中心;中国石油大庆油田第五采油厂;中国石油集团西部钻探工程有限公司钻井工程技术研究院;
【基金】:“十三五”国家科技重大专项项目20(2016ZX05020-002) 国家自然科学基金重大项目(51490650)
【分类号】:TE21

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本文编号:1630807


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