石油学报

作者：祝效华, 阳飞龙, 刘伟吉

单位：1. 西南石油大学机电工程学院 四川成都 610500;2. 石油天然气装备技术四川省科技资源共享服务平台 四川成都 610500;3. 石油天然气装备教育部重点实验室 四川成都 610500

关键词：致密油气,液柱压力,岩石失效行为,切削环境,破岩机理

基金：祝效华,男,1978年7月生,2005年获西南石油大学机械设计与理论专业博士学位,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： 在深层致密油气勘探开发中,钻井面临高围压、高液柱压力等挑战,导致钻头磨损和断齿等工程问题频发。为理解深部致密地层钻齿破岩机理,研究了孔隙度不同的砂岩、花岗岩及页岩在干燥、饱和及液压状态下的力学特性和切削行为,综合分析了不同切削环境下的岩石破碎差异。研究结果表明:水浸泡会降低岩石力学强度,页岩受影响最大,砂岩最小;液压下岩石抗压强度随液压增加呈现先增大后减小再增大的趋势。饱和岩石切削力更低,岩屑尺寸更小,切痕更光滑,破碎效率更高。液压下,岩石以塑性失效为主,切削力和破岩比功增加,能量耗散更大,岩屑易堆积黏附,并伴随泥化现象。在孔压及压差平衡影响下,孔隙率低的花岗岩和页岩切削力随液压增加而增大,砂岩切削力则因过高液压而降低。常压下岩石多为脆性破碎,围压使脆性破碎减弱,液压环境使岩石从脆性破碎转变为塑性破碎。

来源：2025年第10期

《石油学报》期刊编辑部

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