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TBM岩渣几何特征与滚刀破岩效率相关性分析
1
作者 张春瑜 《施工技术（中英文）》 CAS 2024年第7期85-91,共7页
在运用TBM进行隧道挖掘施工中,TBM破岩效率会受到围岩状况以及机械参数的影响。因此岩体不同节理间距、倾角以及滚刀间距对破岩工作效率的影响值得关注。首先,利用室内滚刀试验,在固定岩体节理倾角、间距或滚刀间距其中一个参数的条件下... 在运用TBM进行隧道挖掘施工中,TBM破岩效率会受到围岩状况以及机械参数的影响。因此岩体不同节理间距、倾角以及滚刀间距对破岩工作效率的影响值得关注。首先,利用室内滚刀试验,在固定岩体节理倾角、间距或滚刀间距其中一个参数的条件下,对另外两个参数变化生成岩渣的粗糙度指数的变化规律进行模拟,分析和总结岩渣的形状与破岩效率之间的关系以及不同条件下TBM掘进产生的岩渣特征。再依托广州北江输水隧洞工程,现场量测该隧洞开挖施工过程中产生的岩渣,并对其进行筛分试验,然后分析统计数据,得出了不同围岩性质下TBM刀盘的磨损规律与岩渣粗糙度指数及颗粒级配系数之间的相关性。最后,把岩渣的粗糙度指数、扁平度与比能分别进行拟合,进一步说明节理倾角与间距对滚刀破岩效率的影响。 展开更多
关键词 隧道 TBM 岩渣 滚刀 破岩效率 相关性
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基于离散元的凿岩机破岩过程模拟和破岩效率分析
2
作者 阎广斌 《福建交通科技》 2024年第1期50-55,共6页
为分析凿岩机的破岩过程,提高其破岩效率,采用离散单元法分析软件PFC3D探究凿岩机钻头的破岩过程。通过模拟在不同加载速率下单钻头凿岩机的破岩过程,并以破岩比功表征两种风化程度花岗岩的破碎程度,探讨了相应的凿岩机破岩效率;进一步... 为分析凿岩机的破岩过程,提高其破岩效率,采用离散单元法分析软件PFC3D探究凿岩机钻头的破岩过程。通过模拟在不同加载速率下单钻头凿岩机的破岩过程,并以破岩比功表征两种风化程度花岗岩的破碎程度,探讨了相应的凿岩机破岩效率;进一步分析不同条件下破岩比功的变化规律,得出了有效提高凿岩机破岩效率的最佳参数选择。 展开更多
关键词 凿岩机 破岩效率 离散单元法 加载速度 破岩比功
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复合冲击相位差对破岩效率影响数值模拟研究 被引量：2
3
作者 席岩 王皓宇 +3 位作者 齐悦 田玉栋 李军 汪伟 《石油机械》 北大核心 2023年第3期40-48,共9页
现有复合冲击破岩效率的研究均未考虑轴向冲击和扭转冲击载荷相位差对于破岩效率的影响,为此,进行了复合冲击载荷相位差对破岩效率影响的研究。建立了轴-扭复合冲击钻具PDC钻头单齿破岩数值模型,分析了轴向和扭转冲击应力波不同相位差... 现有复合冲击破岩效率的研究均未考虑轴向冲击和扭转冲击载荷相位差对于破岩效率的影响,为此,进行了复合冲击载荷相位差对破岩效率影响的研究。建立了轴-扭复合冲击钻具PDC钻头单齿破岩数值模型,分析了轴向和扭转冲击应力波不同相位差对钻齿侵彻深度、切削面下岩石损伤以及钻后形成岩屑形态及数量的影响规律。研究结果表明:在轴向和扭转冲击载荷等振幅条件下,当相位差为50%时,侵彻深度最佳,切削面以下岩石损伤的程度更为明显;当轴向振幅较大,相位差为75%时,对于岩体侵彻深度效果的提升最为明显,破岩效果最佳;相位差为100%时,侵彻深度较深,且钻齿波动较小,产生的岩屑颗粒较小。研究结论可为复合冲击钻具结构的优化和运动参数的调整提供理论基础。 展开更多
关键词 冲击钻井工具 复合冲击 破岩效率 相位差 数值模型 侵彻深度
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牙齿破岩效率的评价及牙齿优选探讨 被引量：22
4
作者 杨迎新 张文卫 +2 位作者 李斌 刘勇 林敏 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期110-113,共4页
牙轮钻头牙齿的冠部形状是影响破岩效率的关键因素之一 ,因此 ,建立科学的牙齿形状评价方法对于提高钻头设计质量具有重要的现实意义。提出了通过衡量单个牙齿在垂直压入岩石实验中的破岩比效 ,对不同形状牙齿在不同性质岩石上的压入破... 牙轮钻头牙齿的冠部形状是影响破岩效率的关键因素之一 ,因此 ,建立科学的牙齿形状评价方法对于提高钻头设计质量具有重要的现实意义。提出了通过衡量单个牙齿在垂直压入岩石实验中的破岩比效 ,对不同形状牙齿在不同性质岩石上的压入破岩效率进行定量评价的系统方法和准则 ,并针对国内在钻头牙齿形状研究方面存在的欠缺 ,对与牙齿形状评价技术以及牙齿优选相关的若干问题进行了探讨。 展开更多
关键词 牙齿形状 破岩效率 成选 岩石 钻井工程 牙轮钻头
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TBM边缘滚刀关键参数对破岩效率影响规律研究 被引量：9
5
作者 吴元 夏毅敏 +3 位作者 郭金成 杨凯 林赉贶 朱湘衡 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2015年第1期119-126,共8页
破岩效率是衡量滚刀破岩性能的关键指标。文章基于离散单元法建立边缘滚刀破岩仿真模型,采用多因素正交设计法进行了边缘滚刀破岩过程试验,以破岩效率为边缘滚刀破岩性能的评价指标,研究了刀刃角、刀刃宽、安装倾角与刀盘过渡圆弧半径... 破岩效率是衡量滚刀破岩性能的关键指标。文章基于离散单元法建立边缘滚刀破岩仿真模型,采用多因素正交设计法进行了边缘滚刀破岩过程试验,以破岩效率为边缘滚刀破岩性能的评价指标,研究了刀刃角、刀刃宽、安装倾角与刀盘过渡圆弧半径对滚刀破岩效率的影响规律,并针对大理岩和混凝土两种不同切削对象分析了各因素单独作用对边缘滚刀破岩效率的影响规律。试验结果表明:倾角对边缘滚刀破岩效率的影响十分显著,圆弧半径和刀刃角的影响次之,刀刃宽的影响最小;各因素对不同岩石的破岩效率影响规律不同,安装倾角和刀盘过渡圆弧半径对大理岩和混凝土的破岩效率影响相同,而刀刃角和刀刃宽对两者的影响则相反。最后,通过实验发现安装倾角为4°时的破岩效率约为8°时的1.8倍,验证了安装倾角对边缘滚刀破岩效率影响很大的规律。 展开更多
关键词 TBM 边缘滚刀 破岩效率 安装倾角
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不同围压下节理岩体中TBM滚刀破岩效率研究 被引量：8
6
作者 温森 孔庆梅 +2 位作者 杨圣奇 盛桂琳 赵丽敏 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第3期148-154,共7页
为提高TBM掘进效率,降低TBM施工成本,有必要研究节理岩体中的滚刀破岩效率。为此,文章采用二维离散元软件UDEC研究在不同围压下,节理间距、节理倾角、滚刀间距及贯入度对破岩效率的影响规律。研究表明:(1)节理倾角以30°附近为界向... 为提高TBM掘进效率,降低TBM施工成本,有必要研究节理岩体中的滚刀破岩效率。为此,文章采用二维离散元软件UDEC研究在不同围压下,节理间距、节理倾角、滚刀间距及贯入度对破岩效率的影响规律。研究表明:(1)节理倾角以30°附近为界向上增加或向下减小,比能耗随围压增加而减小的趋势变缓,并且在接近90°和0°时,围压的增加对滚刀破岩呈现不利影响;(2)节理岩体节理间距越小,比能耗受围压影响越明显。随着节理间距的增加,围压对比能耗的影响逐渐弱化,直至消失;(3)节理倾角0°附近,在满足安装要求的情况下滚刀间距宜取小值;节理倾角30°附近,刀间距100 mm左右时比能耗最小;节理倾角60°时,刀间距120 mm左右比能耗最小;(4)在滚刀之间裂隙贯通的前提下,节理岩体取较小贯入度时破岩效率较高。 展开更多
关键词 TBM滚刀 破岩效率 围压 节理倾角 节理间距 滚刀间距 贯入度
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基于岩碴粒径分布规律的TBM破岩效率分析 被引量：16
7
作者 闫长斌 姜晓迪 +2 位作者 刘章恒 杨继华 苗栋 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第3期466-474,共9页
岩碴的形状、大小及其粒径分布规律是综合反映TBM破岩效率的重要指标,也是TBM掘进参数与岩石性质的重要联系。根据盘形滚刀破岩机制,对TBM掘进岩碴进行了现场量测和筛分试验,获得了TBM岩碴尺寸特征和粒径分布规律。在此基础上,对实测岩... 岩碴的形状、大小及其粒径分布规律是综合反映TBM破岩效率的重要指标,也是TBM掘进参数与岩石性质的重要联系。根据盘形滚刀破岩机制,对TBM掘进岩碴进行了现场量测和筛分试验,获得了TBM岩碴尺寸特征和粒径分布规律。在此基础上,对实测岩碴尺寸和粒径分布数据进行了统计分析和理论分布函数拟合。分析了粗糙度指数与岩石强度、岩石耐磨性的关系,探讨了不同围岩等级下粗糙度指数随掘进推力的变化规律。研究结果表明:①片状岩碴的长轴与短轴之比约为1.5,而长轴与厚度之比则差别较大,其长轴、短轴和厚度均服从正态分布;②不同岩性条件下岩碴粒径分布均符合Rosin–Rammler函数分布;③岩碴粗糙度指数越大,TBM破岩效率越高;硬岩条件下岩碴粗糙度指数随单轴饱和抗压强度增大而减小,而中硬—软岩条件下则相反;④无论是软岩还是硬岩,岩碴粗糙度指数随岩石耐磨性增大而减小,岩石耐磨性越强,TBM破岩效率越低;⑤TBM破岩效率与围岩等级密切相关,可根据现场实测岩碴粒径分布规律,确定Ⅱ级和Ⅲ级围岩条件下TBM破岩效率最佳时的掘进推力区间。 展开更多
关键词 TBM施工 岩碴 尺寸特征 粒径分布 Rosin-Rammler函数 粗糙度指数 破岩效率 掘进推力
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基于线性切割试验碴片分析的滚刀破岩效率研究 被引量：20
8
作者 龚秋明 周小雄 +2 位作者 殷丽君 何冠文 苗崇通 《隧道建设》 北大核心 2017年第3期363-368,共6页
为了研究碴片形状与TBM破岩效率之间的关系,应用机械破岩试验平台对北山花岗岩进行线性切割试验。通过对试验所形成的碴片进行粗糙度指数、扁平度以及长轴分析,发现不同滚刀间距及贯入度下所形成的碴片有很好的规律。TBM破岩效率越高,... 为了研究碴片形状与TBM破岩效率之间的关系,应用机械破岩试验平台对北山花岗岩进行线性切割试验。通过对试验所形成的碴片进行粗糙度指数、扁平度以及长轴分析,发现不同滚刀间距及贯入度下所形成的碴片有很好的规律。TBM破岩效率越高,所形成的碴片大岩块的长轴更长,粗糙度指数更大,同时碴片也更加扁平。将粗糙度指数与比能进行回归分析,二者具有很好的线性关系。对于北山花岗岩,当刀间距与贯入度的比值为40左右时,TBM破岩效率最高。因此,碴片分析对评价TBM的破岩效率和优化施工具有重要意义。 展开更多
关键词 TBM 碴片 破岩效率 滚刀破岩试验 线性切割试验
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基于机械比能与滑动摩擦系数的PDC钻头破岩效率试验 被引量：8
9
作者 管志川 呼怀刚 +3 位作者 王斌 孙美伟 刘永旺 许玉强 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期92-100,共9页
为探究机械比能理论指导下PDC钻头破岩效率的影响因素,通过简化钻头与地层相互作用模型并推导滑动摩擦系数,结合室内试验分析各因素对钻头滑动摩擦系数的影响。结果表明:钻压通过切削齿的吃入深度影响摩擦系数,当切削齿完全吃入地层所... 为探究机械比能理论指导下PDC钻头破岩效率的影响因素,通过简化钻头与地层相互作用模型并推导滑动摩擦系数,结合室内试验分析各因素对钻头滑动摩擦系数的影响。结果表明:钻压通过切削齿的吃入深度影响摩擦系数,当切削齿完全吃入地层所产生的摩擦系数最大;钻速过快导致的岩屑过多且无法有效移除时摩擦系数会减小;转速增加会使摩擦系数减小;不同类型的岩样其最终稳定的摩擦系数不同,但一般在0.4~0.6;钻头直径不会影响摩擦系数最终稳定值;钻进软至中硬地层时,应选取尽量大的钻压和转速,即使较大钻压和转速对于提升破岩效率并无裨益,但却会明显提升机械钻速,此时机械比能增加并不明显,说明钻头能量利用率保持在一个稳定的阶段;钻进较硬地层时,提升钻压、转速水平会明显提高机械钻速,增大机械比能,降低破岩效率,钻头机械能量利用率下降,此时钻进参数的选取就需要综合钻速、机械比能、破岩效率等因素判定。 展开更多
关键词 PDC钻头 破岩效率 滑动摩擦系数 参数优选 机械钻速 机械比能
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节理倾角和间距对TBM双刃盘形滚刀破岩效率的影响 被引量：9
10
作者 曹平 林奇斌 +1 位作者 李凯辉 韩东亚 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1293-1299,共7页
通过实验研究不同节理倾角和间距对TBM双刃滚刀破岩的影响效果。实验采用预制节理水泥砂浆试件模拟节理岩体,节理面与侵入力方向夹角?分别为0°,30°,60°和90°,节理面间距分别为20,30,40和50 mm,采集整个加载过程中... 通过实验研究不同节理倾角和间距对TBM双刃滚刀破岩的影响效果。实验采用预制节理水泥砂浆试件模拟节理岩体,节理面与侵入力方向夹角?分别为0°,30°,60°和90°,节理面间距分别为20,30,40和50 mm,采集整个加载过程中滚刀的侵入深度和侵入力,并采用相机进行实时拍摄,获得试件表面破坏的发展过程以及最终破坏形态。研究结果表明:节理岩体存在3种基本破碎模式,主要与节理倾角有关;相邻滚刀的协同破岩作用导致滚刀间岩体产生贯通裂纹,形成片状岩碴;当节理倾角为60°时,破岩比能耗最小,滚刀破岩效率最高;节理间距对岩碴的形成有较大影响,比能耗随着节理间距增大而增大,破岩效率降低。 展开更多
关键词 节理倾角 节理间距 TBM双刃滚刀 破岩模式 破岩效率
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布齿参数对PDC钻头破岩效率影响的试验 被引量：21
11
作者 邹德永 蔡环 《中国石油大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第5期76-79,共4页
PDC切削齿尺寸、后倾角和布齿密度是影响PDC钻头性能的重要设计参数。采用室内钻进试验方法,考察切削齿尺寸、后倾角和布齿密度对PDC钻头破岩效率的影响。结果表明：对可钻性为Ⅲ级以下的岩石,直径19 mm切削齿的破岩效率最高;对可钻性为... PDC切削齿尺寸、后倾角和布齿密度是影响PDC钻头性能的重要设计参数。采用室内钻进试验方法,考察切削齿尺寸、后倾角和布齿密度对PDC钻头破岩效率的影响。结果表明：对可钻性为Ⅲ级以下的岩石,直径19 mm切削齿的破岩效率最高;对可钻性为Ⅳ-Ⅴ级的岩石,直径16 mm切削齿的破岩效率最高;采用直径19 mm和16 mm切削齿时,后倾角为15°左右时的破岩效率最高;随布齿密度增大,破岩效率降低,特别是在可钻性为Ⅲ级以下的岩石中,布齿密度的影响更为明显。 展开更多
关键词 PDC钻头 切削齿尺寸 后倾角 布齿密度 破岩效率
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自激振荡脉冲射流破岩效率数值模拟 被引量：7
12
作者 司鹄 薛永志 周维 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2016年第20期149-153,196,共6页
基于任意拉格朗日-欧拉流固耦合罚函数算法,建立自激振荡脉冲射流破碎岩石的数值计算模型。对比相同工况下的数值模拟结果与实验结果进行模型验证。根据自激振荡脉冲射流的自身运动规律对其破岩过程进行数值模拟,结合岩石岩性分析脉冲... 基于任意拉格朗日-欧拉流固耦合罚函数算法,建立自激振荡脉冲射流破碎岩石的数值计算模型。对比相同工况下的数值模拟结果与实验结果进行模型验证。根据自激振荡脉冲射流的自身运动规律对其破岩过程进行数值模拟,结合岩石岩性分析脉冲振幅和脉冲频率对破岩效率的影响。结果表明:随着脉冲振幅的增大,冲蚀深度先后经历线性快速增长和平缓增长阶段,破岩效率显著提高;岩石的岩性会影响冲蚀深度的增长速率;随着脉冲频率的增大,冲蚀深度表现出先增大后减小最后趋于稳定的变化趋势;自激振荡脉冲射流破岩存在一个最优脉冲频率,该频率下破岩效率显著提高,且不同岩石具备不同的最优脉冲频率。数值模拟方法较好地还原了自激振荡脉冲射流破岩的物理过程,为自激振荡脉冲射流在地下工程领域的应用有一定指导意义。 展开更多
关键词 自激振荡脉冲射流 破岩效率 脉冲振幅 脉冲频率
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TBM滚刀切削温度对破岩效率影响的研究 被引量：3
13
作者 刘洪斌 穆伟涛 +1 位作者 肖慧娜 李萍瑛 《机械设计与制造》 北大核心 2017年第2期207-209,共3页
TBM滚刀破岩效率是衡量非开挖工程中滚刀破岩性能的关键指标,而切削温度又是影响TBM滚刀破岩的关键因素。为了深入研究切削温度对滚刀破岩效率的影响,运用ABAQUS有限元软件,模拟分析滚刀在不同温度时的复杂非线性动态响应过程。研究结... TBM滚刀破岩效率是衡量非开挖工程中滚刀破岩性能的关键指标,而切削温度又是影响TBM滚刀破岩的关键因素。为了深入研究切削温度对滚刀破岩效率的影响,运用ABAQUS有限元软件,模拟分析滚刀在不同温度时的复杂非线性动态响应过程。研究结果表明:在(50~300)℃范围内,随着温度的升高,滚刀和岩石的力学性能发生改变。滚刀受力先减小后增大,岩石破碎体积持续增大,导致滚刀破岩比能先减小后增大。155℃为滚刀理想切削温度,破岩效率最高。研究结果为TBM滚刀切削温度的选择研究提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 滚刀 切削温度 破岩效率 ABAQUS
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钻机旋冲钻孔过程中破岩效率的研究 被引量：2
14
作者 柳波 倪鹏 +1 位作者 谭孝刚 张超 《机电工程》 CAS 北大核心 2020年第7期801-805,共5页
针对岩石钻机旋冲钻孔过程中破岩效率低的问题,基于岩石力学理论和有限元理论,建立了球形钻齿与岩石的相互作用受力模型以及旋冲钻孔破岩的有限元模型。采用了非线性有限元分析软件LS-DYNA来模拟不同参数下的旋冲钻孔过程,得到了钻头破... 针对岩石钻机旋冲钻孔过程中破岩效率低的问题,基于岩石力学理论和有限元理论,建立了球形钻齿与岩石的相互作用受力模型以及旋冲钻孔破岩的有限元模型。采用了非线性有限元分析软件LS-DYNA来模拟不同参数下的旋冲钻孔过程,得到了钻头破岩过程中钻齿吃入深度与时间以及破碎体积、破碎比功随转速和频率的变化曲线;分析了转速与频率对破岩效率的影响规律。研究结果表明:转速对钻齿吃入深度影响不大,岩石破碎主要发生在冲击力卸载之后,当转速在30 r/min^35 r/min,频率在20 Hz^30 Hz范围内,破岩效率相对较高,能够充分提高能量利用率;该结果可以为钻头的合理设计以及岩石钻具的钻孔工艺参数选择提供依据。 展开更多
关键词 旋冲钻孔 破岩效率 旋转速度 冲击频率 LS-DYNA
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牙轮钻头牙齿破岩效率的模糊综合评判方法 被引量：5
15
作者 邓嵘 丰波 +1 位作者 敖建章 郭正伟 《石油机械》 2016年第3期6-11,共6页
针对目前钻头牙齿破岩效率评价方法存在的不足,在考虑牙齿破岩体积、破岩面积及齿坑深度的基础上也考虑了使用寿命,针对这些参数运用模糊数学综合评判方法对牙齿破岩效率进行了综合评判。采用H-J-C模型作为岩石的本构模型,采用非线性有... 针对目前钻头牙齿破岩效率评价方法存在的不足,在考虑牙齿破岩体积、破岩面积及齿坑深度的基础上也考虑了使用寿命,针对这些参数运用模糊数学综合评判方法对牙齿破岩效率进行了综合评判。采用H-J-C模型作为岩石的本构模型,采用非线性有限元软件LS-DYDN对钻头牙齿破岩过程进行了数值模拟,将模拟结果带入模糊综合评判法方法中对齿形进行了优选。分析结果表明,采用模糊综合评判方法能将牙齿破岩体积、破岩面积、齿坑深度及牙齿最大应力有机结合起来,为牙轮钻头每一齿圈选出破岩效率较高的齿形。 展开更多
关键词 牙轮钻头 牙齿 模糊评判 破岩效率 齿圈 齿形优选
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PDC钻头切削断面对破岩效率的影响 被引量：7
16
作者 祝效华 易勤健 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期817-823,共7页
基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为岩石的本构关系,采用剪切失效准则,在验证岩石模型及PDC齿破岩建模方法可行性的基础上,建立了PDC齿切削3种典型断面岩石的三维有限元模型,并针对井底不同围压,研究了切削断面的面积... 基于弹塑性力学和岩石力学,以Drucker-Prager准则作为岩石的本构关系,采用剪切失效准则,在验证岩石模型及PDC齿破岩建模方法可行性的基础上,建立了PDC齿切削3种典型断面岩石的三维有限元模型,并针对井底不同围压,研究了切削断面的面积、切削齿的后倾角及侧转角对破岩效率的影响。结果表明:不论何种围压,减小切削断面的面积有利于岩石的破碎,且应多采用宽切削断面进行PDC钻头径向布齿;切削齿后倾角对岩石破碎效率影响大于切削齿的侧转角对岩石破碎效率影响,切削齿最优破岩后倾角在低围压下为5°,在高围压下为20°。 展开更多
关键词 PDC钻头 切削断面 破岩效率 DRUCKER-PRAGER准则 数值模拟
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动静载荷比对钻齿破岩效率的影响研究 被引量：6
17
作者 祝效华 郭光亮 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2019年第1期22-28,共7页
旋冲钻井技术能有效提高钻井效率,但由于对旋冲钻进时动静载荷比对破岩效率的影响认识尚不够清楚,使得旋冲钻井技术在推广应用时未能发挥其最佳性能。基于弹塑性力学和岩石力学,采用Drucker-Prager准则作为岩石的屈服准则,建立了钻齿-... 旋冲钻井技术能有效提高钻井效率,但由于对旋冲钻进时动静载荷比对破岩效率的影响认识尚不够清楚,使得旋冲钻井技术在推广应用时未能发挥其最佳性能。基于弹塑性力学和岩石力学,采用Drucker-Prager准则作为岩石的屈服准则,建立了钻齿-岩石互作用非线性动力学有限元模型,通过与实验对比验证了数值模型的可靠性,研究了载荷比对岩石内部应力分布规律及其对钻齿侵入岩石特性的影响。结果表明,动静组合载荷更有利于钻齿破岩;动静组合载荷总值恒定时,存在钻齿破岩效率最佳的载荷比,且其与岩石抗压强度正相关,围压为10～90 MPa时钻齿破碎灰岩的最佳载荷比为0. 42～0. 48。考虑到现有技术条件和工程实况,建议在灰岩地层进行旋冲钻进时载荷比取0. 1～0. 48。若其它目标地层的抗压强度大于或小于灰岩的抗压强度,可适当增大或减小载荷比。 展开更多
关键词 载荷比 破岩效率 钻齿 旋冲钻井 有限元
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刀圈线型对盾构滚刀破岩效率影响分析 被引量：1
18
作者 刘洪斌 穆伟涛 +1 位作者 李萍瑛 肖慧娜 《煤矿机械》 2015年第10期125-126,共2页
通过对滚刀破岩机理进行分析,运用ABAQUS有限元仿真软件模拟分析不同线型刀圈破碎岩石的复杂非线性动态响应过程。研究结果表明:不同刀圈线型的刀具在破岩过程中,刀圈承受的平均滚动力和破碎岩石的体积不同,导致破岩效率不同。研究结果... 通过对滚刀破岩机理进行分析,运用ABAQUS有限元仿真软件模拟分析不同线型刀圈破碎岩石的复杂非线性动态响应过程。研究结果表明:不同刀圈线型的刀具在破岩过程中,刀圈承受的平均滚动力和破碎岩石的体积不同,导致破岩效率不同。研究结果:盾构滚刀结构的设计和研究提供了一定的理论依据。 展开更多
关键词 盾构滚刀 刀圈线型 ABAQUS 破岩效率
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泥包对破岩效率影响的PDC单齿切削模型研究 被引量：1
19
作者 陈修平 邹德永 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2015年第6期158-162,共5页
PDC钻头泥页岩地层钻进易发生泥包,严重影响机械钻速。钻进性能的变化归根结底源于切削齿与地层的相互作用,但是目前建立的单齿切削模型考虑的因素不全面,并不适用于钻头发生泥包的情况。建立了PDC钻头分别发生切削齿泥包和钻头整体泥... PDC钻头泥页岩地层钻进易发生泥包,严重影响机械钻速。钻进性能的变化归根结底源于切削齿与地层的相互作用,但是目前建立的单齿切削模型考虑的因素不全面,并不适用于钻头发生泥包的情况。建立了PDC钻头分别发生切削齿泥包和钻头整体泥包时的单齿切削模型,模型全面考虑了围压、切削齿倒角面、切削齿后底面、岩屑破碎带等因素,通过实例计算、利用前人实验数据验证了模型计算结果的可靠性。最后利用模型量化分析了泥包对破岩效率的影响规律,结果发现切削齿泥包和钻头泥包均严重影响破岩效率,且后者影响程度更大;切削齿泥包中,围压和"泥包团"长度对破岩效率影响显著,破岩效率均随两者的增大而减小;钻头泥包中,泥包面积对破岩效率影响显著,破岩效率随泥包面积的增大而减小。 展开更多
关键词 PDC钻头 泥包 单齿切削模型 破岩效率 泥页岩
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指向式旋转导向系统内外环转速对PDC钻头破岩效率的影响 被引量：1
20
作者 张光伟 高嗣土 +1 位作者 乔阳 田帆 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第6期27-33,共7页
为了提高指向式旋转导向钻井工具的破岩效率,在钻头运动学研究的基础上,利用Matlab软件建立了数字化PDC钻头模型和数字化岩石模型,结合岩石模型的离散化处理,模拟了旋转导向钻进条件下,PDC钻头与岩石的相互作用过程,并给出了破岩效率的... 为了提高指向式旋转导向钻井工具的破岩效率,在钻头运动学研究的基础上,利用Matlab软件建立了数字化PDC钻头模型和数字化岩石模型,结合岩石模型的离散化处理,模拟了旋转导向钻进条件下,PDC钻头与岩石的相互作用过程,并给出了破岩效率的定量计算方法;分析了指向式旋转导向系统内外偏心环转速对PDC钻头破岩效率的影响,得到了不同时间步长下的破岩规律。研究结果表明,抗剪强度为11 MPa、内摩擦角为22°、摩擦系数为0.2的岩石,其最佳破岩转速比在1.0左右,且指向式旋转导向系统在钻进过程中均存在稳态切削,其破岩效率与内外偏心环的转速比密切相关,随着内外偏心环转速比增大,破岩效率也相应增大,但最终趋于稳定。研究结果对提高指向式旋转导向系统的钻井效率具有一定的理论指导作用。 展开更多
关键词 旋转导向钻井 PDC钻头 破岩效率 转速比 数字化 数值模拟
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