高溫高壓下鉆頭破巖及磨損規律研究

作者：李瑋,李梅,白云龍,孟凡海,蘇嶄

摘要：在高溫及高壓下,巖層的塑性和硬度增大,破碎方式也有相應的變化。之前在常溫常壓下容易破裂的巖層,在深井條件下則塑性較大,不容易破碎。因此,利用“20MN伺服控制高溫高壓巖體三軸實驗機”及鉆進控制系統,在不同的大尺寸巖石上采取不一樣的鉆壓和轉速來完成正交試驗,進而測試了不同破巖參數下的鉆進速度和扭矩,詳細地探究了200℃高溫及三軸應力情況下巖石的切削規律以及巖石的磨損規律,得到了100MPa(等于井下4000m)時巖石在每一個溫度下的切削破碎規律。研究結果表明:在同一溫度與轉速情況下,切削速度隨著鉆壓的增加而顯著加快,在同一溫度與鉆壓情況下,切削速度隨著轉速加快而大幅度加快;單位破巖能耗隨著轉速的變慢而降低,隨著鉆壓的變小而增大,與常規下的切削破碎規律具有相似性;在相同轉速狀況下,隨著圍壓的加大,破碎砂巖所需的負荷也相應提高;基于對鉆頭破巖過程中破巖規律和磨損規律的分析,得到200℃高溫及高壓條件對鉆頭的破巖規律及磨損規律展的影響。

發文機構：東北石油大學石油工程學院 中國石油天然氣股份有限公司長慶油田公司第二采油廠

關鍵詞：塑性硬度破碎規律破巖能耗plasticityhardnessbreakage patternrock cutting energy consumption

分類號： P634.41[天文地球—地質礦產勘探]