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油气钻井中的分离式冲击-切削复合破岩机制研究
被引量：
4
1
作者
蔡灿
张沛
+6 位作者
孙明光
杨迎新
谢松
蒲治成
杨显鹏
高超
谭政博
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期2535-2544,共10页
近年来高频冲击类钻井提速理论及工具飞速发展,有效解决了聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,简称PDC)钻头在复杂难钻地层存在的黏滑、回弹震荡等问题,但PDC齿在冲击载荷下的失效问题较为突出。为此,提出了一种新型分...
近年来高频冲击类钻井提速理论及工具飞速发展,有效解决了聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,简称PDC)钻头在复杂难钻地层存在的黏滑、回弹震荡等问题,但PDC齿在冲击载荷下的失效问题较为突出。为此,提出了一种新型分离式冲击-切削复合钻头,有效地解决冲击载荷对PDC齿寿命的不利影响。该钻头与传统冲击类工具作用机制不同,破岩机制尚不明确,亟需开展相关研究。基于新型分离式冲击-切削复合破岩形式,分别开展了单元齿冲击、切削以及两者不同组合形式下的破岩试验研究,并进行了相应的数值分析。结果表明,冲击齿冲击岩石形成冲击坑后,冲击波在岩石内部进一步传递,降低了冲击坑附近区域岩石的强度,有效地减少了切削时切削齿所受切削力,提高了破碎体积。同时基于正交试验,对冲击速度、冲击角度以及冲击坑与切削齿偏移距离等因素进行参数敏感性分析,研究了不同冲击参数对冲击-切削复合破岩的影响。上述研究揭示了冲击-切削复合破岩机制以及冲击齿与切削齿最佳组合方式,对油气钻井中的冲击破岩工具设计研究具有重要参考价值。
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关键词
冲击钻井
破岩机制
冲击-切削复合破岩
试验研究
数值分析
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职称材料
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
2
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
深井高温岩石破岩机理及生热分析
被引量：
6
3
作者
陈浩
李邦润
+3 位作者
蔡灿
谢松
曹煜磊
杨迎新
《石油机械》
北大核心
2021年第1期1-10,共10页
为了提高深井高温地层PDC齿的破岩效率,分别将花岗岩和砂岩加热至不同温度以模拟深部井底高温岩石,结合岩石岩性及其在高温条件下的力学特性,进行PDC单齿切削破岩室内试验,利用切削力传感器、高速摄影机和热红外成像仪对不同温度岩样的...
为了提高深井高温地层PDC齿的破岩效率,分别将花岗岩和砂岩加热至不同温度以模拟深部井底高温岩石,结合岩石岩性及其在高温条件下的力学特性,进行PDC单齿切削破岩室内试验,利用切削力传感器、高速摄影机和热红外成像仪对不同温度岩样的切削力、破岩过程和切削温度场进行深入分析。分析结果表明:花岗岩和砂岩均存在使自身力学特性发生较大变化的临界温度,超过该临界温度切削效率和切削生热将发生突变,当花岗岩温度低于其临界温度、砂岩温度高于其临界温度时可大大提高PDC钻头的破岩效率;花岗岩和砂岩受温度影响力学特性的变化规律不同,而在不同温度条件下它们自身的力学特性也存在差异,特别是突破临界温度值后会产生较大的变化;钻井作业时可根据不同岩石及它们在不同温度环境下呈现出的力学特性,科学制定钻井方案,降低破岩难度,提高钻井效率。所得结论可为高温地层高效钻井和配套PDC钻头设计提供理论指导和技术支撑。
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关键词
深井钻井
高温地层
PDC齿
破岩机理
生热规律
砂岩
切削力
温度场
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职称材料
题名
油气钻井中的分离式冲击-切削复合破岩机制研究
被引量：
4
1
作者
蔡灿
张沛
孙明光
杨迎新
谢松
蒲治成
杨显鹏
高超
谭政博
机构
西南
石油
大学
机电
工程
学院
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
石油
化工股份有限公司
石油
工程
技术
研究
院
出处
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期2535-2544,共10页
基金
国家自然基金项目(No.52004236)
四川省科技计划项目(No.2021JDRC0114)
+2 种基金
中国博士后面上基金(No.2020M673285)
西南石油大学“启航计划”(No.2019QHZ009)
中国石油化工集团有限公司横向项目(No.19-ZC0609-0001)。
文摘
近年来高频冲击类钻井提速理论及工具飞速发展,有效解决了聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,简称PDC)钻头在复杂难钻地层存在的黏滑、回弹震荡等问题,但PDC齿在冲击载荷下的失效问题较为突出。为此,提出了一种新型分离式冲击-切削复合钻头,有效地解决冲击载荷对PDC齿寿命的不利影响。该钻头与传统冲击类工具作用机制不同,破岩机制尚不明确,亟需开展相关研究。基于新型分离式冲击-切削复合破岩形式,分别开展了单元齿冲击、切削以及两者不同组合形式下的破岩试验研究,并进行了相应的数值分析。结果表明,冲击齿冲击岩石形成冲击坑后,冲击波在岩石内部进一步传递,降低了冲击坑附近区域岩石的强度,有效地减少了切削时切削齿所受切削力,提高了破碎体积。同时基于正交试验,对冲击速度、冲击角度以及冲击坑与切削齿偏移距离等因素进行参数敏感性分析,研究了不同冲击参数对冲击-切削复合破岩的影响。上述研究揭示了冲击-切削复合破岩机制以及冲击齿与切削齿最佳组合方式,对油气钻井中的冲击破岩工具设计研究具有重要参考价值。
关键词
冲击钻井
破岩机制
冲击-切削复合破岩
试验研究
数值分析
Keywords
percussion drilling
rock breaking mechanism
impacting-cutting combining
experimental study
numerical analysis
分类号
TU452 [建筑科学—岩土工程]
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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
2
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
深井高温岩石破岩机理及生热分析
被引量：
6
3
作者
陈浩
李邦润
蔡灿
谢松
曹煜磊
杨迎新
机构
西南
石油
大学
机电
工程
学院
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
出处
《石油机械》
北大核心
2021年第1期1-10,共10页
基金
国家自然科学基金项目“交变轨迹切削破岩机理与配套工具的设计理论研究”(51504209)
中国石油化工集团有限公司横向项目“冲击刮削复合钻头设计及破岩机理研究”(19-ZC0609-0001)
西南石油大学“启航计划”项目“超临界CO 2射流辅助切削干热岩高效破岩机理研究”(2019QHZ009)。
文摘
为了提高深井高温地层PDC齿的破岩效率,分别将花岗岩和砂岩加热至不同温度以模拟深部井底高温岩石,结合岩石岩性及其在高温条件下的力学特性,进行PDC单齿切削破岩室内试验,利用切削力传感器、高速摄影机和热红外成像仪对不同温度岩样的切削力、破岩过程和切削温度场进行深入分析。分析结果表明:花岗岩和砂岩均存在使自身力学特性发生较大变化的临界温度,超过该临界温度切削效率和切削生热将发生突变,当花岗岩温度低于其临界温度、砂岩温度高于其临界温度时可大大提高PDC钻头的破岩效率;花岗岩和砂岩受温度影响力学特性的变化规律不同,而在不同温度条件下它们自身的力学特性也存在差异,特别是突破临界温度值后会产生较大的变化;钻井作业时可根据不同岩石及它们在不同温度环境下呈现出的力学特性,科学制定钻井方案,降低破岩难度,提高钻井效率。所得结论可为高温地层高效钻井和配套PDC钻头设计提供理论指导和技术支撑。
关键词
深井钻井
高温地层
PDC齿
破岩机理
生热规律
砂岩
切削力
温度场
Keywords
deep well drilling
high-temperature formation
PDC cutter
rock breaking mechanism
heat generation law
sandstone
cutting force
temperature field
分类号
TE921 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
油气钻井中的分离式冲击-切削复合破岩机制研究
蔡灿
张沛
孙明光
杨迎新
谢松
蒲治成
杨显鹏
高超
谭政博
《岩土力学》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
4
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职称材料
2
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
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下载PDF
职称材料
3
深井高温岩石破岩机理及生热分析
陈浩
李邦润
蔡灿
谢松
曹煜磊
杨迎新
《石油机械》
北大核心
2021
6
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职称材料
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