石油学报

作者：祝效华, 刘伟吉, 石昌帅, 周伟

单位：西南石油大学机电工程学院 四川成都 610500

关键词：重载冲击,冲击破岩,钻井提速,深部硬地层,干热岩

基金：祝效华,男,1978年7月生,2005年获西南石油大学博士学位,现为西南石油大学教授、博士生导师,主要从事管柱力学和钻井提速等方面的研究工作。Email:zxhth113@163.com

摘要： 随着井深的增加,传统机械旋转破岩技术已逐渐逼近提速极限,很难再大幅提速。冲击破岩是解决深部硬地层钻头破岩效率低、机械钻速慢的最有效的机械提速方法之一。实践表明,冲击破岩可以提速35 %~135 %,但仍无法满足降本增效的需求。鉴于此,提出了重载冲击破岩理念,用以增大破岩时的机械能量密度,并通过理论分析、室内实验等系统研究了其提速机理及影响因素。研究结果表明:① 重载冲击破岩相比传统旋转切削破岩有巨大优势,重载冲击破岩机械钻速是常规破岩技术的6~8倍;② 冲击器的冲击力必须大于能够激活岩石内部微裂隙,形成裂纹萌生和联通的临界能量才能有提速效果,加大冲击器冲击力是实现深部硬地层和干热岩地层钻井提速最贴近实际的提速手段;③ 由于抗拉强度远小于抗压强度,冲击产生的压缩波在自由面反射成拉伸波,这些拉伸波叠加起来会形成很大的拉应力,最终形成拉伸破碎,在冲击破岩中,岩石破碎以拉伸破碎为主、剪切破碎为辅。

来源：2024年第10期

《石油学报》期刊编辑部

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