文档介绍：第 49 卷 第 3 期石　　油　　钻　　探　　技　　术 Vol. 49 
 2021 年 5 月 PETROLEUM　DRILLING　TECHNIQUES May, 2021 
 
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引用格式：胡思成，管志川，路保平，等. 锥形齿旋冲及扭冲的破岩过程与破岩效率分析[J]. 石油钻探技术，2021, 49（3）：87-93.
HU Sicheng， GUAN Zhichuan， LU Baoping，et al. Rock breaking process and efficiency analysis of conical cutting teeth under rotary and
torsional impact [J]. Petroleum Drilling Techniques，2021, 49（3）：87-93.
锥形齿旋冲及扭冲的破岩过程与破岩效率分析
胡思成1， 管志川1,2， 路保平3， 梁德阳1， 呼怀刚1,2， 闫    炎1， 陶兴华3
（1. 中国石油大学（华东）石油工程学院，山东青岛 266580；2. 山东省深地钻井过程控制工程技术研究中心，山东青岛 266580；3. 中国石化石油
工程技术研究院，北京 102206）
摘　要: 为了解锥形齿在旋转冲击和扭转冲击载荷作用下的破岩过程和破岩效率，采用数值模拟和试验数据验证的方法，
研究了2种破岩方式下不同冲击幅值和冲击频率对应的岩石内部应力变化、岩石损伤特征、岩石破碎体积和破碎深度、破岩比
功。数值模拟分析结果表明，锥形齿在旋转冲击和扭转冲击破岩过程中均表现为切削齿侵入岩石、岩石损伤贯通裂纹萌生、岩
石损伤贯通裂纹扩展、裂缝贯通岩屑崩落4个阶段，拉应力是引起岩石内部到表面贯通裂缝产生的主要原因，压剪应力是岩石
内部出现损伤和形成微裂纹的主要原因。随着冲击幅值和冲击频率增大，旋转冲击和扭转冲击破岩方式下，锥形齿破碎岩石
的体积都会增大，但当冲击幅值和冲击频率增加到一定值时，岩石破碎体积的增加趋势趋于平缓；锥形齿旋转冲击破岩方式下
的最大破碎体积高于扭转冲击破岩方式。常规切削、旋转冲击和扭转冲击3种破岩方式下，锥形齿常规切削的破岩比功最大，
不同冲击幅值和冲击频率条件下，锥形齿扭转冲击破岩方式下的破岩比功普遍比旋转冲击破岩方式低。
关键词: 锥形齿；旋转冲击；扭转冲击；破岩过程；破岩效率；破岩比功
中图分类号: TE921+.1　　　文献标志码: A　　　文章编号: 1001–0890（2021）03–0087–07
Rock Breaking Proc