为证明简谐振动冲击钻井技术的提速效果,对该技术的破岩机制和钻进特性展开研究.基于岩石介质的微振动模型,考虑岩石阻尼,进一步完善岩石介质的位移响应方程,推导岩石介质的能量响应方程,在此基础上分析简谐振动冲击和共振冲击条件下岩石介质的破碎机制.此外,应用有限元软件分别分析简谐振冲击下岩石的应力状态以及钻头轴向和扭转运动特性.最后通过S井现场应用实例进一步验证简谐振动冲击钻井技术的提速效果.结果表明:简谐振动冲击下,由于交变应力作用,岩石更容易达到抗拉强度和积累疲劳损伤而产生破碎;共振冲击条件下,冲击系统效率最高,岩石的振动响应达到峰值从而易发生瞬态破碎;简谐振动冲击作用可以改善钻头的黏滞效应,提高钻头的钻进效率,最终达到钻井提速的目的.
简谐振动冲击钻井 振动响应 破岩机制 数值模拟 现场应用