深井高温岩石破岩机理及生热分析

• 作 者: 陈浩 李邦润 蔡灿 谢松 曹煜磊 杨迎新
• 机 构: 西南石油大学机电工程学院,西南石油大学油气钻井技术国家工程实验室钻头研究室,西南石油大学油气藏地质与开发国家重点实验室
• 出 处: 石油机械
• 发表日期: 2021年1期
• 关键词: 深井钻井 高温地层 PDC齿 破岩机理 生热规律 砂岩 切削力 温度场 deep well drilling high-temperature formatio
• 基金项目: 国家自然科学基金项目“交变轨迹切削破岩机理与配套工具的设计理论研究”(51504209),中国石油化工集团有限公司横向项目“冲击刮削复合钻头设计及破岩机理研究”(19-ZC0609-0001),西南石油大学“启航计划”项目“超临界CO 2射流辅助切削干热岩高效破岩机理研究”(2019QHZ009)

为了提高深井高温地层PDC齿的破岩效率,分别将花岗岩和砂岩加热至不同温度以模拟深部井底高温岩石,结合岩石岩性及其在高温条件下的力学特性,进行PDC单齿切削破岩室内试验,利用切削力传感器、高速摄影机和热红外成像仪对不同温度岩样的切削力、破岩过程和切削温度场进行深入分析。分析结果表明:花岗岩和砂岩均存在使自身力学特性发生较大变化的临界温度,超过该临界温度切削效率和切削生热将发生突变,当花岗岩温度低于其临界温度、砂岩温度高于其临界温度时可大大提高PDC钻头的破岩效率;花岗岩和砂岩受温度影响力学特性的变化规律不同