扭转冲击参数对PDC钻头单齿破岩效率的影响

基于扭转冲击钻井工程实际,考虑岩石RHT材料本构模型动力学参数,建立了PDC钻头单齿破岩数值模型,分析了扭转冲击过程中冲击载荷、冲击频率、时间参数对于钻齿侵入深度的影响。研究结果表明:与室内单齿切削物理实验结果相比,岩石切削形态上具有较好的一致性;扭转冲击钻齿侵彻深度相比常规钻井提升25.0%,且切削岩屑颗粒更小,有利于降低黏滑振动、提升机械钻速;随着扭转冲击动载峰值的不断增加,钻头侵入深度先增加、后减小;当扭转冲击载荷与轴向静载的比值为1.0时,钻齿侵入深度为最优值;扭转冲击频率为40~100 Hz时,随着冲击频率的不断增大,钻齿侵彻深度不断减小,但是岩屑颗粒直径越来越小。研究结果可为扭转冲击钻具在硬岩地层使用过程中工程参数的优选提供有效参考。

高台阶抛掷爆破速度规律的数值模拟

为了获得高台阶抛掷爆破作用下岩石的抛掷速度变化规律,结合现场实验,采用理论分析、高速摄影技术、数值计算方法开展研究.研究结果表明,炮孔内炸药起爆后,坡面岩石抛掷初速度达到最大值的时间在93～105 ms之间,最大抛掷初速度在18～28 m/s之间;坡面岩石的最大抛掷初速度在延炮孔内传爆方向呈增长、稳定、下降的趋势;岩石抛掷运动过程的最后阶段呈自由落体运动,个别岩块的运动速度存在增减现象,主要是由于岩体破碎后岩块间存在的相互碰撞作用;高速摄影实验结果验证了数值计算结果的正确性、RHT材料本构模型及参数在高台阶抛掷爆破数值计算过程中的可用性。