關鍵詞：pdc鉆頭 巖石力學 有限元 破巖仿真 鄂爾多斯盆地 

摘要：針對鄂爾多斯地區淺部地層,通過巖心實驗獲取力學參數,根據巖石力學D-P準則確定地層本構模型,利用剪切損傷原則確定失效標準。在此基礎上,建立了PDC鉆頭動態破巖的非線性三維有限元模型,開展淺層PDC鉆頭破巖效率研究,進一步分析鉆頭破巖過程的響應機理與鉆進規律。并對泥巖砂巖進行了破巖仿真,考慮了切向力隨時間變化規律。計算結果表明,巖石損傷和應力分布能夠反映鉆頭鉆進過程中巖石的動態響應;在其他條件相同時,砂巖層段刀齒受力要高于泥巖層段,刀齒側向力變化幅度大,在往復受力作用下,切削齒易于產生疲勞破壞甚至崩齒現象。以目標區塊的砂巖層段為研究目標,其高效破巖的合理轉速為5r/s,可在較低的能量消耗下提高鉆井效率,為現場施工提供理論指導。

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