鄂爾多斯盆地延長組地層PDC鉆頭鉆井破巖數(shù)值研究
關(guān)鍵詞：pdc鉆頭 巖石力學(xué) 有限元 破巖仿真 鄂爾多斯盆地
摘要：針對(duì)鄂爾多斯地區(qū)淺部地層,通過巖心實(shí)驗(yàn)獲取力學(xué)參數(shù),根據(jù)巖石力學(xué)D-P準(zhǔn)則確定地層本構(gòu)模型,利用剪切損傷原則確定失效標(biāo)準(zhǔn)。在此基礎(chǔ)上,建立了PDC鉆頭動(dòng)態(tài)破巖的非線性三維有限元模型,開展淺層PDC鉆頭破巖效率研究,進(jìn)一步分析鉆頭破巖過程的響應(yīng)機(jī)理與鉆進(jìn)規(guī)律。并對(duì)泥巖砂巖進(jìn)行了破巖仿真,考慮了切向力隨時(shí)間變化規(guī)律。計(jì)算結(jié)果表明,巖石損傷和應(yīng)力分布能夠反映鉆頭鉆進(jìn)過程中巖石的動(dòng)態(tài)響應(yīng);在其他條件相同時(shí),砂巖層段刀齒受力要高于泥巖層段,刀齒側(cè)向力變化幅度大,在往復(fù)受力作用下,切削齒易于產(chǎn)生疲勞破壞甚至崩齒現(xiàn)象。以目標(biāo)區(qū)塊的砂巖層段為研究目標(biāo),其高效破巖的合理轉(zhuǎn)速為5r/s,可在較低的能量消耗下提高鉆井效率,為現(xiàn)場施工提供理論指導(dǎo)。
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