基于岩石性能试验的冲旋钻井钻齿破岩仿真.pdf

第 4 2卷 第 l 期 2 0 1 4 年 1月 石 油 钻 探 技 术 PE I 、 R L EUM DRI I I I NG TECHNI QUES Vo 1 ． 4 2 No ． 1 J a n ．， 2 O 1 4 钻采机械 d o i 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 0 8 9 0 ． 2 0 1 4 ． 0 1 ． 0 2 1 基 于岩石性能试验 的冲旋钻 井钻齿破岩仿真 张晓东 ，张 毅 ，苟如意 ， 何 石 ，王海娟z 1 ． 西南石油大学机电工程学院， 四川成都 6 1 0 5 0 0 ； 2 ． 中国石化河南油田分公司石油工程技术研究院， 河南南阳 4 7 3 0 0 0 摘要 利用空气冲旋钻井技术进行钻进时， 易出现钻齿脱落、 折断以及磨损严重等失效问题。针对该问题， 应用岩石力学试验机和 S HP B试验装置， 开展 了花岗岩动态劈裂拉伸、 单轴压缩和围压下的压缩性试验， 为数值模 拟提供 了必要 的岩石材料模型参数 。数值模拟选 用 H J C动 态本 构模 型， 结 合试验 结果确 定 了材料模 型参 数 ， 选 择花岗岩的拉应变作为失效准则。在此基础上， 对钻齿的齿形参数和破岩的钻齿侵入深度、 破碎体积进行 了数值 模拟。研究表明， 相同工况下锥形中心齿的破岩效率最高， 边齿角度取 3 0 。 可显著提高岩石的破碎体积。在此基础 上 ， 对齿面布齿进行选 配研 究， 发现“ 中心球 形齿周 围锥形齿” 的破 岩效率最 高， “ 中心球 形齿 周 围球形齿” 组合 的破岩效率 最低 。 关键词 冲旋钻 井 岩石 力学 动 态本 构 钻头牙齿 有限元法 破岩效率 中图分类号 T E 9 2 1 。 。 ． 1 文献标识码 A 文章编号 1 0 0 1 0 8 9 0 2 0 1 4 0 1 0 1 0 5 0 6 S i mu l a t i o n o f aa l l l l l l e r Bi t Dr i l l i n g B a s e d o n Ro c k P r o p e r t i e s Ex p e r i me n t Z h a n g X i a o d o n g ， Z h a n g Yi ， G o u R u y i ， He S h i ， Wa n g aa i j u a n S c h o o l o f Me c h a t r o n i c E n g i o n e e r i n g， S o u t h we s t Pe t r o l e u m U n i v e r s i t y， C h e n g d u ， S i c h u a n ， 6 1 0 5 0 0 ， C h i n a ； 2 ． P e t r o l e u m En g i n e e r i n g a n d T e c h n o l o g y Re s e a r c h I n s t i t u t e ， He n a n O i l f i e l d Br a n c h， S i n o p e c ， Na n y a n g， He n a n， 4 7 3 0 0 0， i n a Ab s t r a c t T o i n v e s t i g a t e f r e q u e n t f a i l u r e s o f d r i l l b i t t e e t h i n a i r h a mme r d r i l l i n g l i k e t e e t h f a l l i n g ， b r e a k i ng a n d s e v e r e we a r ， l a b o r a t o r y e x p e ri me n t s o f d y n a mi c s p l i t t i n g t e n s i l e ， u n i a x i a l a n d t r i a x i a l c o mp r e s s i o n a n d c o mp r e s s i o n wi t h g r a n i t e s a mp l e s we r e c o nd u c t e d wi t h t h e S t l P B a n d ma t e ri a l t e s t s y s t e m t o o b t a i n me c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f t h e r ock f o r n u me ri c a l s i mu l a t i o n． H_ J ～ C d y r c c o n s t i t u t i v e mo d e l wa s a d o p t e d f o r i n n um e r i c a l s i mu l a t i o n ， t h e ma t e ri a l mo d e l p a r a me t e r s we r e d e t e r mi n e d f r o m e x p e ri me n t ， an d t e n s i l e s t r e n g t h o f gra n i t e wa s s e l e c t e d a s f a i l ure c r i t e r i o n ． D l l b i t t o o t h p a r am e t e r s ， t h e b i t t e e t h s i n k i n g d e p t h， c r u s h i n g v o l um e we r e s i mu l a t e d n um e ric a l l y ， whic h s h o we d t h a t t h e c o n e t oot h h a s t h e h i g h e s t e f f i c i e n c y i n r o c k b r e a k i ng u n d e r t h e S a l T l e c o n d i t i o n s a n d h e e l t oot h i n 3 0 。 c a n i n c r eas e t h e r o c k c r u s hing v o l um e s i g n i f i c a n t l y ． I n a d dit i o n ， t h e con f i g ura t i o n o f t oo t h s u r f a c e wa s e x a mi n e d， wh i c h s h o wed t h a t t h e p a t t e r n o f“ b a l l t e e t h i n t h e mi d d l e a n d c o n e t e e t h i n t h e p e r i p h e r a l ”h a s h i g h e s t r o c k b r e a k i n g e f fi c i e n c y ． b u t t h e p a t t e rn o f“ b a l l t e e t h i n t h e mi d d l e a nd p e ri p h e r a l ”ha s l o we s t i n r o c k b r e a k i n g e f f i c i e n c y ． Ke y wo r d s h a mme r b i t d r i l l i n g； r o c k me c h a n i c s ； d y n a mi c c o n s t i t u t i v e ； b i t t o o t h； f i n i t e e l e me n t me t h o d； r o c k b r e a k i n g e f f i c i e n c y 在深部硬质地层 ， 空气钻井技术具有钻速高及 成本低等技术特点， 因此该技术得到越来越广泛的 应用 。但在现场作业 中也暴露 了很 多问题 ， 如国产 空气锤锤头 的牙齿脱落、 边齿折断以及磨损严重等 现象时有发生l_ 1 ] 。国内对空气锤钻井技术相关理论 的研究相对滞后 ， 制约了该技术的进一步发展 。截至 收稿 日期 2 0 1 3 - 0 4 1 8 ； 改回 日期 2 O 1 3 l 2 一 l 7 。 作者简 张晓 东 1 9 5 9 ～ ， 男， 重庆涪陵人 ， 1 9 8 2年毕业 于西 南石油学院石油矿场机 械专业 ， 1 9 9 5年 获北京科技大 学矿 山机械 专 业硕士学位， 教授 ， 主要 从事石油天然气装备和 井下动力钻具方面的 研 究 工 作 。 联系方式 0 2 8 8 3 0 3 7 2 0 4 ， z x d l 2 3 4 2 0 l 2 6 ． C O IT I 。 基金项 目 国家 自然科 学基金 项 目“ 油 气井管柱 力学与 井下 工 具 ” 编号 5 1 2 2 2 4 0 6 资助 。 石 油 钻 探 技 术 目前， 国内外学者对空气冲旋破岩主要进行了以下研 究 G H a n 等人I 2] 建立了冲旋钻井仿真模型， 并对冲旋 钻井的破岩机制进行了研究； 左建平等人[ 3 ] 对不 同温 度和预应力综合作用下的岩石开展了动态特性的理论 及试验研究； 祝效华等人l 4 ] 研究了钻井参数与冲击功、 破岩比功的关系； 范永涛等人[ I _ 对冲旋钻井破岩进行 仿真分析发现， 钻头破岩过程中各个牙齿的应力变化 非常大； 黄志强等人L ] 分别对冲旋钻头在单纯冲击和 冲击旋转联合作用下的破岩过程进行 了仿真研究， 揭 示了冲旋钻井的破岩机理。目前， 冲旋钻井研究还存 在以下主要问题 1 已有研究一般都没有考虑动载作 用下岩石力学性质的变化 ， 或是仅仅基于假定的性能 参数进行了数值仿真分析， 分析结果与实际工况差距 较大； 2 研究内容集中在钻井参数和破岩能效的关系 方面， 对钻齿的性能参数研究很少_ 4 ] 。为此， 笔者在 试验研究岩石实际性能参数的基础上， 通过对钻头的 边齿与岩石相互作用进行研究 ， 实现了空气锤钻齿的 优化设计。 1 岩石动态本构关系 钻井过程中， 岩石的力学性能会 由于强烈的冲击 载荷而发生改变， 需要一种能描述岩石在冲击作用下 破坏过程的动态本构关系。目前比较常见的岩石动 态模型主要有脆性损伤模型、 R i e d e l ～ T h o ma - Hi e r me r 模型、 H_ J C模型和 P l a s t i c - Ki n e ma t i c 模型[ ] 等， 其 中 H- J C模型考虑的因素 比较全面且符合钻井过程 中 岩石的实际特性， 因此笔者选择 H- J C模型作为动态 本构模型 见图 1 。 H- J C模型的等效应力公式为 一 E A 1 一D B p N ] 1 Cl n ￡ 1 式中 为标准化等效应力 ， 一 ． ； 为实际等效应 力， MP a ； ． 为岩石的静态单轴抗压强度， MP a ； ≤ ， 为岩石所能承受的最大归一化强度； A， B， N 和 C是材料的强度参数 ， 分别为等效应力系数、 压力硬 化系数、 应变率系数和压力硬化指数 ； P 为标准化静 水压力 ， 一 ／ ； 户为实 际静水压 力， MP a ； e 为 图 1 H - J - C本构模型 舀1 H - J - C c o n s t i t u t i v emo d e l 相对应变率 ￡ ／ f E．o ； s 为真实应变率， s ； g o 为参考 应变率 ， s ； D为损伤因子 ， 取值范围为 0 ≤D≤1 。 损伤 因子累积 了来 自等效塑性应变和塑性体积 应变的损伤 ， 由损伤演化方程定义为 D 2 一e 十 式 中 △ ￡ 和 △ 分别为一个积分步长 内单元 的等 效塑性应变 和塑性体积应 变 的增量 ；s 一D T 是在压力 P作用下材料断裂时的塑性 应变 ； D 和 D 为损伤常数 ； T 为材料 的标准化最 大拉伸 强度 ， T 一丁 ／ f o ； T为材料 的最大 拉伸强 度 ， MP a 。 2 花岗岩动态本构关系试验 动态本构关系试验 中， 采用 S HP B试验装置研 究花岗岩的动态劈裂拉伸、 单轴 压缩 和围压下 的压 缩性能 ， 通过试验得到了花岗岩的应力率、 抗拉强度 和压缩强度等力学性能主要参数 ， 为建立花 岗岩 的动态本构模型提供了基础。 2 ． 1 动态劈裂拉伸和单轴压缩试验 花岗岩 的破坏应变较小， 因而不能采用载荷突 变的方波载荷 ， 需要通过波形整形器进行整形 ， 获得 类三角波或正弦波的加载波形。劈裂拉伸和单轴压 缩试验的花岗岩试样直径为 5 0 mm左右 ， 分别进行 了 3次试验 ， 试验结果见表 1 。 表 1 劈裂拉伸 和单轴压缩试验数据 T a b l e 1 Ex p e r i me n t d a t a o f s p l i t t i n g t e n s i l e a n d u n i a x i a l c o mp r e s s i o n 第 4 2卷 第 l 期 张晓 东等． 基于岩石性能试验 的冲旋钻 井钻 齿破岩仿 真 从表 l 可以看出， 在不同的应力率作用下 ， 花 岗 岩的 动态 劈裂 拉伸强度变化 很小， 但不同的 撞击速 3 钻头中心齿冲击模型及参数分析 度对花 岗岩的轴 向最大应力和应变率影响 比较大。 2 ． 2 围压下 S H P B压缩性能试验 在设计加 工的 S HP B围压装置 和试 验装置 上 进行模拟围压 作用下 的 岩石性 能试验 ， 围压 作 用 下岩石的动态性能 曲线 如图 2所示 。对 比围压 为 0 ， 5和 l O MP a条件 下的岩石性能参数发 现 ， 围压 5 MP a 下 的岩石抗 压强度是无 围压下 的 1 ． 5倍 左 右 ， 围压 1 0 MP a下岩石 的抗压强度是无围压下 的 2倍多。 图 2 岩石动态-眭能曲线 Fi g． 2 Ro ck dy n a mi c p e r f o r ma nc e c u r v e 2 ． 3 岩石失效准则及参数确定 失效类型参数控制着 H J C模型 的材料失效 ， 然 而不 同的取值对 结果 几乎 没有影 响 ， 进一 步模 拟发现， 单元的失效与其值没有相关性l g] 。由于 岩石属于脆 性材料 ， 其抗拉 强度要 远小 于抗 压 和 抗剪强度 ， 所 以选择岩石 的拉 应变作为失效准 则 。 假设试验使用 的花 岗岩 孔隙率 为 2 ， 结合静 态 、 动态试 验得 到 部分 花 岗岩 参数 值 ， 花 岗岩 H J C 模 型的所有参数 为_ 1 o 1 剪切 模量 为 1 4 ． 1 9 GP a ， 弹性模量为 2 8 ． 0 9 G P a ， 密度为 2 8 0 0 k g ／ m。 ， 黏 聚 强度 为 0 ． 9 5 MP a ， 压力硬化系数为 1 ． 6 ， 失效应变 为 0 ． 0 0 8 ， 静态抗 压强度 为 1 2 6 ． 5 MP a ， 压力 常数 K】 一8 5 GP a ， K2 一1 7 1 GP a ， K3 8 5 GP a ； 损伤 常数 D 1 0 ． 0 3 4 ， D 一1 ． 0 0 0 ； 最大抗拉静压 丁一 8 ． 7 6 8 MP a ， 应变率 0 ． 0 8 ， 压力硬化指数为 0 ． 7 9 ， 内聚力为 3 7 ． 8 6 MP a ， 标 准化最 大强度 为 7 ． 0 ， 破 碎压力 为 0 ． 4 2 1 7 MP a ， 破碎体 积 应变 为 0 ． 0 0 3 ， 压实压力 为 2 ． 7 9 MP a ， 压实体 积应 变为 0 ． 0 2 ， 内 摩擦角为 3 0 ． 1 6 。 。 3 ． 1 基本假设及边界条件 钻头牙齿与岩石 的相互作用受到诸多因素的影 响， 为了便于分析计算 ， 忽略仿真过程中影响较小的 因素 ， 特做以下假设l 1 1 岩石为均匀连续介质 ， 忽 略孔隙介质 的影响 ； 2 岩石作为无限体处理 ， 不考虑 岩石的侧边效应和应力波在岩石边 界的反射 ； 3 整 个冲击过程为绝热过程 ， 不计空气阻力 ， 不考虑重力 的作用； 4 破碎失效的岩石单元即刻被移除。 首先建立钻齿和岩石接触的三维实体模型 ， 根 据现场工况确定钻井仿真 的输人数 据 ， 在模型周 围 施加地应力 1 0 MP a ， 上覆岩层压力 1 5 MP a ， 中心齿 上的钻压为 0 ． 8 k N， 钻头旋转速度为 6 0 r ／ rai n ， 冲 击末速度为 1 0 m／ s ， 冲击频率为 2 6 Hz ， 组成钻齿 的所有节点形成一个节点组 ， 利用 B OUNDAR Y P RES CRI BED M OTI ONS E T施加旋 转角速 度 ； 对岩石柱面施加非反射的边界条件， 消除岩石反射 波的影响。钻齿与岩石的接触面除外， 其余岩石的 所有表面约束全部 的 自由度 ， 使岩石既不移动也不 转动， 钻齿选为硬质合金， 密度p 一1 5 8 0 0 k g ／ m。 ， 弹 性模量 E一7 1 0 MP a ， 泊松 比 一0 ． 2 1 。钻头中心齿 冲击岩石 的有 限元模型如图 3 所示。 钻压 及冲击载荷 一 藿 舞 1 篙 _ 舞 _ 1斗 * 图3 钻头中心齿有限元模型 Fi g ． 3 Fi ni t e e l e me nt mo de l f o r c e nt e r t e e t h i n t h e b i t 3 ． 2 不 同齿形的钻齿破岩效率分析 钻齿的形状直接影响到钻头的破岩效率 ， 为了确 定钻头端面中心布置何种齿形的钻齿最适宜， 通过球 齿、 锥齿和弹头齿的单齿冲击有限元分析， 研究了相 同工作参数下 3 种齿形破碎坑体积和吃深随时间变 化的曲线。3 种钻齿的结构形状如图 4所示。 图 5 为不同齿形钻齿形成的破碎体积时程曲线。 从图 5 可以看出， 锥形齿最大 破碎体积 5 0 0 I T I I T I 3 ， 弹 头齿次之 破碎体积 3 4 0 I T I I T I3 ， 球形齿最／ b 破碎体积 石 油 钻 探 技 术 图4 3种钻齿形状 F i g ． 4 S h a p e s o f3 k i n d s o f b i t t e e t h 图 5 牙齿破碎坑体积变化 时程 曲线 Fi 昏 5 Cur v es o f t i me h i s t o r y of t he c r at e r v ol u me c a u s e d by b i t t e e t h 3 0 0 mm。 。分 析结果表 明， 锥形 齿 的破 碎效果 最 好 。3种齿形 的钻齿 ， 开始都处 于弹性 变形 阶段， 3 5 0 s 后岩石形成破碎坑 ， 此后钻齿的旋转刮削促 使破碎坑更大， 破碎坑体积急剧变化。 图 6为不同齿形钻齿侵入岩石深度 的时程 曲线 。 由图 6可知 ， 锥形齿的侵入深度最大 为 2 ． 7 2 m m ， 球形齿次之 ， 弹头齿最小 为 1 ． 4 5 mm ， 可知锥形齿 的破岩效率是最高的。3条曲线都反 映了钻齿 的破 岩过程 钻齿在冲击载荷和钻压驱使下， 使岩石发生 弹性变形 ； 当达到岩石的破碎强度时 ， 岩石发生体积 破碎使钻齿吃深增加 ； 钻齿很快侵入岩石 ， 并迅速增 大进尺 ， 钻齿的侵入深度并不是连续的， 而是一步步 跳跃式增加的。 图6 不同齿形的牙齿侵入深度时程曲线 Fi g ． 6 Cu r v es o f t i me h i s t o r y o f t h e s i n k i n g d e p t h o f di f f e r e nt t o o t h s h ap e s 3 ． 3 钻头边齿倾角对破岩效率的影响 通过以上分析可知， 锥形齿的破岩效率最高， 边 齿分析中仍选用锥形齿 ， 但要改变 图 3所示模 型中 牙齿与钻头轴线方 向的角度 ， 通过研究可得到钻头 边齿倾角对侵入岩石深度和破碎体积的影响。 图 7和 8 分别为不同钻头边齿倾角条件下侵入深 度曲线及岩石破碎体积曲线。由图 7 、 图 8 可知， 在相 同钻井参数下， 一个周期内钻齿侵入岩石的深度按倾 角排序依次是 2 0 。 3 0 。 2 5 。 0 。 3 5 。 4 0 。 4 5 。 ， 岩石 的破碎体积按倾角排序依次是 3 0 。 2 5 。 3 5 。 2 0 。 4 0 。 4 5 。 0 。 。综合 2方面 因素可知， 3 0 。 倾角边齿 的破岩效率优于其他角度。 图 7 不 同倾角 的边齿侵入深度 时程 曲线 F i g ． 7 Cu rv e s o f t i me h i s t o r y o f s i n k i n g e p t h a t d i f f e r e nt he e l t e e t h a ng l e 图 8不同倾角 的边齿破碎体 积时程曲线 F i g ． 8 Cu r v es o f t i me h i s t o r y o f c r u s h v o l um e a t d i f f e r e n t a n g l es o fh eel t o o t h 在此基础上， 判断 3 O 倾 角的钻齿在工作过程中是 否超出材料的屈服强度。图 9为齿顶 Mi s e s 应力时程 曲线。由图 9 可知， 最大等效应力为 3 6 2 MP a ， 远小于 硬质合金的屈服应力， 综合考虑边齿角度取 3 O 。 最优。 3 ． 4 布齿结构对破碎坑体积的影响 上述研究表 明 ， 锥形 中心齿和 3 O 。 倾角边齿 的 第 4 2 卷 第 1 期 张晓 东等． 基 于岩石性 能试验 的冲旋钻井钻齿破 岩仿真 图 9 3 0 倾 角牙 齿的最大 等效 应力时程 曲线 F i g ． 9 Cu r v e s o f t i me h i s t o r y of t h e ma x i mu m e q u i v a l e n t s t r e s s f o r t he t o ot h a t 3 0。 a ng l e 侵入深度和破岩体积均为最大， 但单齿效率高不代 表钻头齿面所有齿的效率高。为此 ， 选用球形齿 和 锥形齿进行布齿组合优化 ， 得到 了新 的钻头实体模 型， 将其输入已建立的仿真模型中进行求解计算 ， 可 以得到不同牙齿组合对侵入岩石深度和破碎体积的 影响。 图 1 0为 4 种布齿情况下岩石的破碎体积时程 曲线 。从 图 1 0可 以看 出 ， 相 同时间 内“ 中心球 形 齿 周 围锥 形齿” 的破岩 体积为 3 2 5 0 mm3 ， 破岩 效率最高 ， 比“ 中心 锥形 齿 周 围球 形 齿” 组 合 的 破岩体积增 大约 1 0 0 I n l T I 。 。 吕 基 嚣 督 图 l 0 不 同布齿结构 的破碎体 积时程 曲线 Fi g ．1 0 Cu r v e s of t i me hi s t o r y o f c r u s h v o l u me of d i f - f e r e nt t o o t h c o nf i g u r at i o ns 图 1 1 为 4种布齿情况下钻头沿竖直方向的位 移时程 曲线。从 图 1 1 可 以看 出， 钻头的吃深基本相 同， 说明新布齿方案对钻头 的吃深影响不大 ； 但“ 中 心球形齿周围球形齿” 组合方案下 ， 牙齿达到最大 吃深所用时间最长 ， 破岩效率最低 。 4 结论 1 在不 同的应力率作用下， 花 岗岩的动态劈裂 图 1 1 不同布齿方案下钻头垂直方 向位移时程 曲线 Fi g ．11 Cur v e s o f t i me hi s t o ry a t t he Y di r e c t i o n of d i f f e r e nt t o ot h c o nfig ur at i o n s 拉伸强度变化很小 ， 但不同的撞击速度对花岗岩 的 轴向最大应力和应变率影 响比较大 ； 随着围压 的增 大 ， 岩石的单轴抗压强度增幅很大。 2 通过研究相 同工作参数 下不同齿形 的冲击 破碎体积和侵入深度 曲线 ， 可知锥形齿的破岩效率 最高； 钻齿的侵入深度并不是连续的， 而是一步步跳 跃式增加的。 3 分析不同倾 角牙齿模 型的侵入深度及岩石 破碎体积 曲线可知 ， 钻 头边齿 与钻头轴线呈 3 0 。 角 最优 。 4 通过球形齿和锥形齿的钻头齿面布齿组合 优化分析 ， 可知不同牙齿组合对侵入岩石深度和破 碎体积的影 响， 分析发现“ 中心球形齿 周 围锥形 齿” 的破岩效率最高， “ 中心球形齿周围球形齿” 组 合的破岩效率最低 。 参考文献 Re f e r e nc e s [ 1 ] 侯树刚， 李铁成， 舒尚文， 等． 空气锤及空气钻头在普光气田的 应用E J ] ． 天然气工业， 2 0 0 7 ， 2 7 9 6 5 6 7 ． Ho u S h u ga n g， Li Ti e c h e n g， S h u S h a n g we n， e t a 1 ． Ap p l i c a t i o n o f a i r h a m me r a n d a i r b i t a t P u g u a n g G a s F i e l d [ J ] ． N a t u r a l G a s I n d u s t r y， 2 0 0 7， 2 7 9 6 5 6 7 。 E 2 ] Ha n G， Br u n o M S， Du s s e a u l t M B ．3 D s i mu l a t i o n o f r o c k b r e a k a g e wi t h a i r h a mme r s i n g a s - we l l d r i l l ing p r o c e e d i n g s o f t h e 2 0 0 6 S PE Ga s S y mp o s i u m， Ca l g a r y ，Okl a h o ma ， Ma y 1 5 1 7 ， 2 o o 6 [ c ] ． C 3 ] 左建平， 谢和平， 周宏伟． 温度压力耦合作用下的岩石屈服破坏 研究L J ] ． 岩石力学与工程学报， 2 0 0 5 ， 2 4 1 6 2 9 1 7 2 9 2 1 ． Z u o J i a n p i n g ， Xi e He p in g ， Z h o u Ho n g we i ． S t u d y o n f a i l u r e b e h a v i o r o f r o c k u nd e r c o u ping e f f e c t s o f t e mp e r a t u r e a n d c o nfi n i n g p r e s s u r e D] ． C h i n e s e J o u r n a l o f R o c k Me c h a n i c s a n d E n gine e r i n g， 2 0 0 5， 2 4 1 6 2 9 1 7 - 2 9 2 1 ． [ 4 ] 祝效华， 罗衡 ， 贾彦杰． 考虑岩石疲劳损伤的空气冲旋钻井破岩 数值模 拟研 究 E J ] ． 岩石 力学 与工程学 报， 2 0 1 2 ， 3 1 4 ∞ ＼ R 黎 堪 石 油 钻 探 技 术 2 1 4年 1月 7 5 4 -7 61 ． Z h u X i a o h u a ， L u o He n g ， J i a Y a n j i e ． Nu me r i c a l a n a l y s i s o f a i r h a m m e r b i t d r i l l i n g b a s e d o n r o c k f a t i g u e m o d e l [ J ． C h i n e s e J o u r n a l o f Ro c k M e c h a n i c s a n d E n g i n e e r i n g ， 2 0 1 2 ， 3 1 4 7 5 4 7 61 ． [ 5 ] 范永涛， 黄志强 ， 高德利． 物探 冲旋钻头破岩机理仿真研究 [ J ] ． 石油钻探技 术， 2 0 1 1 ， 8 9 3 I 1 0 一 I 1 3 ． Fa n Yo n g t a o，H u a n g Zh i q i a n g，Ga o De l i ．Re s e a r c h o n r o c k b r e a ki n g me c ha n i s m o f g e o p hy s i c a l p r o s p e c t i n g h a mme r b i t E J ] ． P e t r o l e u m D r i l l i n gT e c h n i q u e s ， 2 0 1 1 ， 3 9 3 1 1 O 一 1 l 3 ． [ 6 3 黄志强， 范永涛， 魏振强， 等． 冲旋钻头破岩机制仿真研究[ J ] ． 西南石油大学学报 自然科学版 ， 2 0 1 0 ， 3 2 1 1 4 8 1 5 0 ． Hu a n g Zh i q i a n g， Fa n Yo n g t a o， W e i Zh e n q i a n g， e t a 1 ． Emu l a t i o n s t u d y o f r o c k - b r e a k i n g m e c h a n i s m o f p e r c u s s i o n r o t a r y h it J ] ． J o u r n a l o f S o u t h we s t P e t r o l e u m Un i v e r s i t y S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y Ed i t i o n， 2 0 1 0， 3 2 1 1 4 8 1 5 0 ． [ 7 ] 葛 修润 ， 任建喜 ， 蒲 毅彬 ， 等． 岩石疲 劳损伤扩展规律 C T细 观 分析初探[ J ] ． 岩土工程学报， 2 0 0 1 ， 2 3 2 1 9 1 1 9 5 ． Ge Xi u mn ， Re n J i a n x i ， P u Yi b i n， e t a 1． Pr i ma r y s t u d y o f CI “ r e a l - t i me t e s t in g o f f a t i g u e m e s o - d a m a g e p r o p a g a t i o n la w o f r o c k [ J ] ． C h i n e s e J o u r n a l o f Ge o t e c h n i c a l E ng i n e e r i n g ， 2 0 0 1 ， 2 3 2 1 9 1 1 9 5 ． [ 8 ] 王东 ， 刘长武 ， 王丁 ， 等． 复杂应力条件 下岩石 的拉剪变形及 破 坏准则研 究 [ J ] ．四川 大学 学报 工 程 科 学 版 ， 2 0 1 2 ， 4 4 2 3l 一 3 5 ． W a n g Do n g， Li u Ch a n g wu， W a n g Di n g， e t a 1 ．Re s e a r c h o n t h e t e n s i o n s h e a r d e f o r ma t i o n a n d f a i l 1 l r e c r i t e r i o n 0 f r o c k 1 】 n d e r 乖 尔 矫 旆 乖 甥 尔 ； ． ’ ； ． 茚 ； c o mp l e x s t r e s s [ J ] ． J o u r n a l o f S i e h u a n Un i v e r s i t y E n g i n e e r i n g S c i e n c e Ed i t i o n， 2 0 1 2 ， 4 4 2 3卜3 5 ． [ 9 ] 李耀 ， 李和平， 巫绪涛． 混 凝土 HJ C动态 本构模 型的研究 I- J ] ． 合肥工业大 学学报 自然科学版 ， 2 0 0 9 ， 3 2 8 1 2 4 4 1 2 4 8 ． L i Ya o ， L i He p i n g ， W u X u t a o ． Re s e a r c h o n t h e HJ C d y n a mi c c o n s t i t u t i v e mo d e l f o r c o n c r e t e [ J ] ． J o u r n a l o f He f e i Un i v e r s i t y o f Te c h no l o g y Na t u r a l S c i e n c e， 2 0 09， 3 2 8 1 2 4 4 1 2 4 8 ． [ 1 O ] 张德志 ， 张向荣 ， 林俊德 ， 等． 高强钢弹对花岗岩正侵彻 的实验 研究[ J ] ． 岩石力学与工程学报 ， 2 0 0 5 ， 2 4 9 1 6 1 2 1 6 1 8 ． Z h a n g D e z h i ， Z h a n