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分离式冲击-刮切复合钻头破岩机理及钻进破岩研究
被引量：
7
1
作者
蔡灿
谭政博
+5 位作者
玄令超
杨迎新
任海涛
蒲治成
张沛
谢松
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2022年第16期232-241,共10页
随着油气勘探开发的不断深入,传统PDC钻头在深部地层钻进过程中的黏滑、回弹震荡等问题愈加突显,为此提出一种新型冲击-刮切复合PDC钻头,并基于该钻头分离式冲击-刮切的工作原理,开展了单元齿冲击、单元齿切削以及冲击-刮切复合破岩的...
随着油气勘探开发的不断深入,传统PDC钻头在深部地层钻进过程中的黏滑、回弹震荡等问题愈加突显,为此提出一种新型冲击-刮切复合PDC钻头,并基于该钻头分离式冲击-刮切的工作原理,开展了单元齿冲击、单元齿切削以及冲击-刮切复合破岩的试验与数值模拟。结果表明,冲击齿冲击岩石产生冲击坑,使冲击坑7 mm范围内岩石强度显著降低,同时可降低切削齿所需切削力,形成了较大切削岩屑,并影响冲击坑附近应力分布。同时基于正交试验,对冲击参数和切削参数的敏感性进行分析,探究各因素对冲击-刮切复合破岩的影响规律,结果表明影响较大的因素分别是冲击位置、切削速度、冲击齿类型以及切削深度。采用全尺寸钻头对比分析常规PDC钻头和复合钻头破岩井底形貌,发现复合钻头井底破碎体积更大。研究内容对研制和应用新型冲击-刮切复合PDC钻头具有重要参考价值。
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关键词
冲击作用
破岩机理
冲击-刮切复合破岩
数值模拟
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职称材料
高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩流场及携岩增强机理
被引量：
10
2
作者
蔡灿
高超
+3 位作者
王海柱
蒲治成
谭政博
杨显鹏
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第10期101-108,共8页
对于深井难钻地层采用欠平衡气体钻井技术,可以显著提高机械钻速、延长钻头寿命、减轻地层损害,但现有的欠平衡空气钻井技术存在着井底燃爆风险较大、喷嘴低喷射压力的破岩及携岩效率差等问题。为此,提出了高压CO_(2)气体射流—PDC齿复...
对于深井难钻地层采用欠平衡气体钻井技术,可以显著提高机械钻速、延长钻头寿命、减轻地层损害,但现有的欠平衡空气钻井技术存在着井底燃爆风险较大、喷嘴低喷射压力的破岩及携岩效率差等问题。为此,提出了高压CO_(2)气体射流—PDC齿复合破岩技术,并采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟软件与实验室试验相结合的方法,分析了喷嘴直径、喷距、压降对高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩井底流场的影响,进而分析了井底高压CO_(2)射流携岩增强的机理。研究结果表明:(1)提高喷嘴压降和增大喷嘴直径有利于增强射流对岩石的打击效果,增大喷嘴直径还可以增加射流冲击范围;(2)增大喷距会导致高压CO_(2)射流对岩石表面打击力大幅度降低;(3)岩屑的运移轨迹规律在有、无射流切削的情况下差别明显,花岗岩在射流的作用下,切削齿前部的累积岩屑很少,岩屑在射流携带作用下沿切削齿两侧呈扇形向后运移;(4)高压气体射流可以显著提高岩屑的排出,进而提高PDC齿切削效率。结论认为,该研究成果可以指导高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩工具的研制,有助于欠平衡高压气体钻井技术的进一步完善。
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关键词
高压CO_(2)射流—PDC齿
复合破岩
井底流场
破岩效率
携岩增强
实验研究
数值分析
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职称材料
题名
分离式冲击-刮切复合钻头破岩机理及钻进破岩研究
被引量：
7
1
作者
蔡灿
谭政博
玄令超
杨迎新
任海涛
蒲治成
张沛
谢松
机构
西南石油大学机电工程学院岩石破碎学与钻头研究所
西南
石油
大学
油气钻井技术国家
工程
实验室
钻头
研究
室
西南
石油
大学
油气藏地质与开发国家重点实验室
中国石化
石油
工程
技术
研究
院
出处
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2022年第16期232-241,共10页
基金
国家自然科学基金青年基金项目(52004236)
四川省科技计划项目(2021JDRC0114)
+1 种基金
中国博士后第67批面上基金(2020M673285)
西南石油大学“启航计划”(2019QHZ009)。
文摘
随着油气勘探开发的不断深入,传统PDC钻头在深部地层钻进过程中的黏滑、回弹震荡等问题愈加突显,为此提出一种新型冲击-刮切复合PDC钻头,并基于该钻头分离式冲击-刮切的工作原理,开展了单元齿冲击、单元齿切削以及冲击-刮切复合破岩的试验与数值模拟。结果表明,冲击齿冲击岩石产生冲击坑,使冲击坑7 mm范围内岩石强度显著降低,同时可降低切削齿所需切削力,形成了较大切削岩屑,并影响冲击坑附近应力分布。同时基于正交试验,对冲击参数和切削参数的敏感性进行分析,探究各因素对冲击-刮切复合破岩的影响规律,结果表明影响较大的因素分别是冲击位置、切削速度、冲击齿类型以及切削深度。采用全尺寸钻头对比分析常规PDC钻头和复合钻头破岩井底形貌,发现复合钻头井底破碎体积更大。研究内容对研制和应用新型冲击-刮切复合PDC钻头具有重要参考价值。
关键词
冲击作用
破岩机理
冲击-刮切复合破岩
数值模拟
Keywords
impacting
rock breaking mechanism
impact-cutting compound rock breaking
numerical simulation
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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职称材料
题名
高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩流场及携岩增强机理
被引量：
10
2
作者
蔡灿
高超
王海柱
蒲治成
谭政博
杨显鹏
机构
西南石油大学机电工程学院岩石破碎学与钻头研究所
油气钻井技术国家
工程
实验室·
西南
石油
大学
钻头
研究
室
“油气藏地质及开发
工程
”国家重点实验室·
西南
石油
大学
中国
石油
大学
(北京)
石油
工程
学院
出处
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第10期101-108,共8页
基金
国家自然科学基金青年基金项目“超临界CO2循环喷射压裂作用下干热岩储层缝网形成与增渗机理研究”(编号:52004236)
国家自然科学基金优秀青年基金项目“油气井流体力学与工程”(编号:51922107)
+2 种基金
四川省科技计划项目“干热岩井超临界CO2射流—PDC齿复合破岩机理及配套钻头设计”(编号:2021JDRC0114)
中国博士后第67批面上基金“超临界CO2射流增强PDC齿切削破碎干热岩的作用机理研究”(编号:2020M673285)
西南石油大学“启航计划”项目“超临界CO2射流辅助PDC切削干热岩破岩机理研究”(编号:2019QHZ009)。
文摘
对于深井难钻地层采用欠平衡气体钻井技术,可以显著提高机械钻速、延长钻头寿命、减轻地层损害,但现有的欠平衡空气钻井技术存在着井底燃爆风险较大、喷嘴低喷射压力的破岩及携岩效率差等问题。为此,提出了高压CO_(2)气体射流—PDC齿复合破岩技术,并采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟软件与实验室试验相结合的方法,分析了喷嘴直径、喷距、压降对高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩井底流场的影响,进而分析了井底高压CO_(2)射流携岩增强的机理。研究结果表明:(1)提高喷嘴压降和增大喷嘴直径有利于增强射流对岩石的打击效果,增大喷嘴直径还可以增加射流冲击范围;(2)增大喷距会导致高压CO_(2)射流对岩石表面打击力大幅度降低;(3)岩屑的运移轨迹规律在有、无射流切削的情况下差别明显,花岗岩在射流的作用下,切削齿前部的累积岩屑很少,岩屑在射流携带作用下沿切削齿两侧呈扇形向后运移;(4)高压气体射流可以显著提高岩屑的排出,进而提高PDC齿切削效率。结论认为,该研究成果可以指导高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩工具的研制,有助于欠平衡高压气体钻井技术的进一步完善。
关键词
高压CO_(2)射流—PDC齿
复合破岩
井底流场
破岩效率
携岩增强
实验研究
数值分析
Keywords
High pressure CO_(2)jet-PDC cutter
Combined rock breaking
Bottom hole flow field
Rock breaking efficiency
Cuttings carrying enhancement
Experimental study
Numerical analysis
分类号
TE24 [石油与天然气工程—油气井工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
分离式冲击-刮切复合钻头破岩机理及钻进破岩研究
蔡灿
谭政博
玄令超
杨迎新
任海涛
蒲治成
张沛
谢松
《振动与冲击》
EI
CSCD
北大核心
2022
7
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩流场及携岩增强机理
蔡灿
高超
王海柱
蒲治成
谭政博
杨显鹏
《天然气工业》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
10
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