【摘要】：用有限元方法模擬了不同形狀鉆頭的破巖效果,研究了地層應力分布及裂縫延伸模式。按照國際鉆井商協(xié)會(IADC)分類標準設計了14種鉆頭形狀。設計了地層模型,給出了鉆頭尺寸、地層性質(zhì)、網(wǎng)格劃分方法和邊界條件等。采用擬靜態(tài)條件和質(zhì)量縮放法以減少模擬時間、提高模擬精度。模擬結(jié)果表明,對于9種常用鉆頭形狀,增加錐體高度高應力區(qū)面積會增大,而保徑高度與產(chǎn)生的應力之間沒有明顯關系。減小保徑高度,高應力區(qū)從鼻端和中心部位轉(zhuǎn)移到保徑區(qū)。對于非常用鉆頭形狀,凸形鉆頭產(chǎn)生的應力場較大,雙心鉆頭導眼體底部應力較集中。裂縫主要產(chǎn)生在保徑區(qū)和鼻端,錐體高度和保徑高度較大的鉆頭產(chǎn)生的垂直裂縫較長。使用平形和凸形鉆頭時沒有產(chǎn)生較長的垂直裂縫。雙心鉆頭可抑制保徑區(qū)的垂直裂縫,卻使地層更易出現(xiàn)水平裂縫,有中間段擴眼器的鉆頭造成的井壁損傷更小。
[Abstract]:The rock breaking effect of bits with different shapes is simulated by finite element method. The distribution of formation stress and fracture extension model are studied. According to the (IADC) classification standard of the International Association of drilling operators, 14 drill bit shapes were designed. The formation model is designed, and the bit size, stratigraphic properties, meshing method and boundary conditions are given. Quasi static condition and mass scaling method are used to reduce simulation time and improve simulation accuracy. The simulation results show that the area of high stress zone increases with the increase of cone height for nine common bit shapes, but there is no obvious relationship between the diameter preserving height and the stress generated. Reducing the diameter preserving height, the high stress region is transferred from the nasal end and the center to the diameter preserving area. For the non-common bit shape, the stress field of convex bit is larger, and the stress at the bottom of the guide hole of double core bit is more concentrated. The fractures mainly occur in the diameter preserving area and the nose end, and the vertical fractures of the drill bit with higher cone height and diameter preserving height are longer. Flat and convex bits are used without longer vertical cracks. The double core bit can restrain the vertical fracture in the diameter keeping area, but it makes the horizontal fracture appear more easily in the formation, and the hole wall damage caused by the hole reamer in the middle section is smaller.
【作者單位】： School
【分類號】：TE921.1

【參考文獻】

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【共引文獻】

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本文編號：2393438