气体钻井破岩过程动态仿真模拟研究

摘要

应用弹塑性力学、岩石破碎力学建立了气体钻井破岩过程动态模拟的有限元模型，模型中地层岩石力学特性建立为各向异性材料模式。以岩石临界塑性应变为判据，来判断岩石材料是否被切削或、剥落，在动态仿真模拟过程中，将这些剥落的单元去掉，形成钻井井眼和新的井底表面。用本文建立的模型，动态模拟、分析了PDC钻头钻进时，在各向异性地层和地层倾角的干扰下，详细方向了PDC钻头破岩过程的瞬时冲击接触压力，以及井底和井壁的应力分布。在不同地层倾角和各向异性地层条件下，对钻头的侧向位移、侧向速度以及垂向进尺进行了动态模拟研究。并得出了一些有益的结论和建议，为气体钻井的推广应用以及为各向异性地层以及高陡构造地层防斜打快提供理论基础和依据。