位置:成果数据库 > 期刊 > 期刊详情页
楔形钻齿作用下岩石破碎及微观劣化过程
  • ISSN号:1673-5005
  • 期刊名称:《中国石油大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TE242[石油与天然气工程—油气井工程]
  • 作者机构:西南石油大学机电工程学院,四川成都610500
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51674214); 四川省科技计划国际合作计划项目(2016HH0008); 四川省青年科技创新研究团队项目(2014TD0025)
中文摘要:

从理论分析和数值模拟两方面研究楔形钻齿侵入岩石过程中径向裂纹和侧向裂纹的扩展情况。首先根据Marshall的试验研究,分析考虑钻井液压力、侧压作用下岩石在楔形钻齿侵入过程中径向裂纹与侧向裂纹的极限长度公式和最佳齿间距公式,讨论钻井液压力、侧压和齿间距对裂纹扩展的影响;然后利用离散单元方法(PFC2D)研究楔形钻齿侵入过程中岩石的失效以及裂纹扩展情况。研究表明:随着侧压增大,临界侵入深度变大;钻齿下方的损伤区域变小,并且损伤区域变得相对比较平坦,不再凸入岩石内部;钻井液压力增大对径向裂纹的扩展以及损伤区域的扩大有促进作用,径向裂纹长度以及损伤区域随钻井液压力的增大而增大,但损伤区域随着钻井液压力的增大越来越凸入岩石内部;钻井液压力对侧向裂纹的萌生和扩展有抑制作用;合理的齿间距可以产生侧向裂纹重叠区,促进岩石的破碎,提高破岩效率;理论分析结果和数值仿真结果较一致。

英文摘要:

Theoretical analysis and numerical simulation were conducted in this study to investigate the propagation of radial and lateral cracks during rock breaking using wedge-shaped drilling bit teeth.The formulas for calculating the radial and lateral crack limitation lengths and the optimal space width were derived,in which the effects of hydraulic pressure and lateral pressure were considered based on the experimental research of Marshall,and the effects of hydraulic pressure,lateral pressure and space width on crack propagation were analyzed.A discrete element method(PFC2D) was used to simulate the indentation process of the drilling bit teeth.The results show that,with the indenter penetrating into rock,the sub-vertical cracks can be formed from the damaged zone and it will extend to bottom edge of the rock at last.The initiation and propagation of the sub-vertical cracks are mainly driven by the tensile contact forces.The development of sub-vertical cracks and the damaged rock zone can be restrained with lateral pressure increasing,and the increase of the lateral pressure can lead to an increase in the critical penetration depth,while the size of the damaged zone decreases and its shape flattens.The development of the sub-vertical cracks and the damaged zone can be promoted with the increase of the hydraulic pressure.A reasonable space width of the bit teeth is beneficial to rock fragmentation,which can improve the efficiency of rock breaking.

同期刊论文项目
同项目期刊论文
期刊信息
  • 《中国石油大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中国石油大学(华东)
  • 主编:袁静(执行)
  • 地址:山东省东营市北二路271号
  • 邮编:257061
  • 邮箱:journal@upc.edu.cn
  • 电话:0546-83922495 86983262
  • 国际标准刊号:ISSN:1673-5005
  • 国内统一刊号:ISSN:37-1441/TE
  • 邮发代号:24-273
  • 获奖情况:
  • 本刊1996年以来历届山东省优秀期刊奖,曾荣获1999年全国高校学报优秀期刊二等奖,2001年...,2012年获教育部第四届中国高校精品科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9288