深部地层高效破岩工具的理论和实验研究

随着深井、超深井的数量逐年增多，深部地层钻速慢的问题日益突出。由于高围压下岩石的可钻性变差，加之水力能量不足，故钻速慢、钻头寿命低，严重影响了钻井效率和钻井成本。针对深部井段钻井条件下岩石的力学特性及破碎学特性开展研究，分析现有各种钻头的破岩机理和失效机理。打破固定齿切削结构对金刚石钻头性能的约束，开展切削齿可交替工作的金刚石钻头技术的研究：研究新钻头的结构和破岩原理；建立新钻头的几何学、运动学基础理论；研究钻头在特定运动规律下的切削力学理论和分析方法；通过计算机仿真分析以及室内模拟钻进试验，研究钻头主要结构参数与钻头运动参数、力学参数之间的关系；将实验测试手段与理论分析相结合，研究新钻头的布齿面切削结构的设计方法；设计、分析和优化钻头的轴承系统和水力系统；建立钻头设计的理论和方法系统；用模拟钻进或现场实钻检验钻头的钻进性能。最终形成能够显著提高深部地层破岩效率的新的钻头技术。