气体钻井是一种特殊的欠平衡钻井技术,采用具有极大压缩性的气体作为循环介质,因其具有钻速高、成本低、环保性好等优势,被广泛应用于世界各国油气井的钻探和开发中。本研究在前期常规钻井液介质下的钻井系统动力学和钻头与岩石互作用研究成果的基础上,综合利用牙轮钻头破岩机理、冲击力学理论、断裂力学的基本理论、振动理论、有限元分析方法、计算机仿真技术等多学科交叉技术,通过理论研究、计算机仿真、单元实验、现场测试相结合的研究方法,开展气体钻井环境下的钻柱力学特性研究,并在此基础上开展井斜机理研究、钻具断裂失效机理研究和气体介质环境下钻井系统井下工具的优化设计研究。从而达到提高气体钻井井斜控制精度、提高钻井效率、降低钻井成本、减少钻具断裂事故发生等目的。通过本项目的研究工作,进一步完善了气体钻井钻柱动力学理论,推动我国气体钻井新技术的发展,降低钻井成本及其风险,为人们开展科学合理地井眼轨迹设计和有效地调整井下钻具组合提供了理论依据。因此,本项目的研究工作不但具有较高的理论水平,而且具有重要的应用价值。
英文主题词drill-string dynamics; impact fracture mechanics ; deformation discrete element method