中国石油大学学报(自然科学版)2024,Vol.48Issue(5) :83-90.DOI:10.3969/j.issn.1673-5005.2024.05.009

布齿方式对PDC齿破岩特性影响

Rock breaking characteristics under different cutter arrangements on PDC bits

陈晗 李欣龙 史怀忠 陈振良 赫文豪 代献伟 熊超 史明豪
中国石油大学学报(自然科学版)2024,Vol.48Issue(5) :83-90.DOI:10.3969/j.issn.1673-5005.2024.05.009

布齿方式对PDC齿破岩特性影响

Rock breaking characteristics under different cutter arrangements on PDC bits

陈晗 1李欣龙 2史怀忠 1陈振良 3赫文豪 2代献伟 1熊超 1史明豪1
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作者信息

  • 1. 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249
  • 2. 中国石油大学(北京)油气光学探测技术北京市重点实验室,北京 102249;中国石油大学(北京)理学院能源交叉学科基础研究中心,北京 102249
  • 3. 中石化石油工程技术研究院有限公司,北京 102206
  • 折叠

摘要

PDC钻头广泛应用于软到中硬地层,合理的布齿方式有利于提高破岩效率.针对不同PDC钻头布齿方式,设计PDC齿破岩试验方案,通过切削力变化特征、岩屑分布特征、切削槽形貌以及岩石微观破碎特征等探究PDC齿破岩特性与破岩机制.结果表明:合理的切削齿出露高度和布齿密度有利于降低破岩比能,提高破岩效率;切削深度影响切削槽表面的微裂纹分布和切削槽底部微裂纹层的厚度,且该裂纹损伤区产生的边界效应能够有效促进岩石破碎.

Abstract

Polycrystalline diamond compact(PDC)bits have been widely used in drilling of soft to medium-hard rock forma-tions.A rational layout or arrangement of PDC cutters on the bits can significantly contribute to enhanced rock-breaking effi-ciency.In this study,a rock breaking experimental scheme of PDC cutters was designed for testing different cutter placement methods,and the characteristics and mechanisms of rock breaking of the PDC bits were investigated by measuring the cutting force,the shape and size of rock cuttings,the morphology of cutting grooves and the characteristics of rock micro-fragmenta-tion.The experimental results indicate that reasonable cutter height and cutter distribution density can reduce the specific en-ergy of rock-breaking and improve the rock breaking efficiency.The cutting depth can affect the distribution of microcracks on groove surface and the thickness of the microcracks layer at the bottom of the grooves.A boundary effect can be generated in a crack damage zone,which can effectively promote rock breaking.

关键词

PDC齿/布齿方式/切削槽间距/切削面积/破岩

Key words

PDC cutter/cutter arrangements/cutting groove spacing/area of cutting/rock breaking

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基金项目

国家重点研发计划项目(2019YFA0708302)

国家自然科学基金项目(52374016)

国家自然科学基金项目(52274016)

中国石油大学(北京)科研基金项目(2462022YXZZ007)

中国石油大学(北京)科研基金项目(2462022BJRC012)

出版年

2024
中国石油大学学报(自然科学版)
中国石油大学

中国石油大学学报(自然科学版)

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子:1.169
ISSN:1673-5005
参考文献量23
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