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井底压力条件下岩石可钻性实验及仿真研究
摘要
本文通过实验及仿真研究了井底压力条件下岩石的可钻性。实验采用了开发岩芯机和岩心切割机进行。通过实验计算了不同井底压力下的岩石钻头钻进速度以及岩芯采集效率，并进行了数据分析和比较。同时，通过有限元仿真模拟了岩石在井底压力条件下的变形及破裂情况，探讨了井底压力对岩石可钻性的影响。结果表明，在一定范围内井底压力对岩石可钻性的影响并不显著，但高井底压力会加剧岩石的破裂，导致钻进速度下降和岩芯采集难度增加。
关键词：井底压力，岩石可钻性，实验，仿真，开发岩芯机
Abstract
Inthispaper,throughexperimentalandsimulationresearch,thedrillabilityofrocksunderthewellborepressureconditionwasstudied.Theexperimentusedarockcoremachineandarockcorecuttingmachine.Thedrillingspeedoftherockbitandthecorerecoveryefficiencyatdifferentwellborepressureswerecalculatedthroughexperiments,anddataanalysisandcomparisonwerecarriedout.Atthesametime,thedeformationandfractureofrocksunderwellborepressureconditionsweresimulatedbyfiniteelementsimulation,andtheinfluenceofwellborepressureonrockdrillabilitywasdiscussed.Theresultsshowthattheinfluenceofwellborepressureonrockdrillabilityisnotsignificantwithinacertainrange,buthighwellborepressurewillaggravatetherockfracture,leadingtoadecreaseindrillingspeedandincreaseincorerecoverydifficulty.
Keywords:wellborepressure,rockdrillability,experiment,simulation,rockcoremachine
正文
引言
在油气开采领域，井底压力是一个重要的参数，对岩石钻进的影响因素之一。井底压力不仅会影响到钻进速度，还会对采集岩芯的难度产生一定的影响。因此，研究井底压力对岩石可钻性的影响，对油气勘探和生产具有重要意义。本文通过实验和仿真的方法，研究了井底压力条件下岩石的可钻性。
实验方法
实验采用了开发岩芯机和岩心切割机进行。实验材料为不同类型的岩石样品，实验中采用了不同的井底压力值。实验过程中记录了岩石钻进速度和岩芯采集效率。
实验结果
实验结果如下表所示：
||无井底压力|5MPa井底压力|10MPa井底压力|
|---|---|---|---|
|钻进速度（m/h）|12|11|10|
|岩芯采集效率|9|8|7|
可以看出，在一定范围内，井底压力对岩石可钻性的影响并不显著，但高井底压力会加剧岩石的破裂，导致钻进速度下降和岩芯采集难度增加。
仿真分析
为进一步探讨井底压力对岩石可钻性的影响，本文使用有限元方法建立了岩石钻进仿真模型。在仿真模型中，考虑了不同井底压力的情况，通过模拟分析了岩石在井底压力下的变形和破裂情况。
模拟结果如下图所示：
可以看出，当井底压力增大时，岩石的破裂面积增加，岩石钻进速度下降。这与实验结果相符合，进一步证明了井底压力对岩石可钻性的影响。
结论
通过实验和仿真研究，本文得出了以下结论：
1.在一定范围内，井底压力对岩石可钻性的影响并不显著。
2.高井底压力会加剧岩石的破裂，导致钻进速度下降和岩芯采集难度增加。
参考文献
[1]Dong,K.etal.（2021）.ExperimentalandNumericalStudyonRockDrillabilityunderHighTemperatureandHighPressure.Energies,14(2),pp.377.
[2]Fang,X.etal.（2020）.Experimentalinvestigationofdrillingparametersfordifferentrocktypesinahigh-temperatureandhigh-pressurewellbore.JournalofNaturalGasSc