颜廷俊，姜美旭，张杨，聂炳林

（1.北京化工大学机电工程学院，北京 100029；2.中国石化海上石油工程技术检测中心，山东 东营 257001）

基于ANSYS-LSDYNA的围压下粒子冲击破岩规律

颜廷俊1，姜美旭1，张杨1，聂炳林2

（1.北京化工大学机电工程学院，北京 100029；2.中国石化海上石油工程技术检测中心，山东 东营 257001）

粒子冲击钻井是一种以粒子冲击破岩为主的新型钻井技术，在仿真分析中岩石的围压作用对模拟岩石真实的受力状态和力学响应至关重要。利用ANSYS-LSDYNA具有的“隐式-显式”序列求解方法，将围压作用简化为岩石内部的预应力效应，分析了岩石在围压作用下的冲击损伤破坏演化过程，进一步研究了有、无围压作用下粒子不同速度冲击破岩的规律。仿真结果表明：有围压作用的岩石破碎体积明显小于无围压作用的岩石破碎体积；随粒子入射速度的增加，岩石的破碎体积呈线性增大。

围压；粒子冲击钻井；隐式显式分析；ANSYS

我国的中浅层油气资源日益枯竭，如何有效开采硬地层中的油气资源成为近年来油气田开发中关注的焦点。有限元仿真软件ANSYS由于强大的多物理场耦合功能，被广泛应用于地质构造模拟、钻井及完井工艺、设备的仿真研究等工程领域［1-6］。粒子冲击钻井是一种新兴的钻井技术，在钻掘硬地层时具有钻进快、钻头寿命长等其他钻井工艺不可比拟的优越性［7-11］。

国内学者针对粒子冲击钻井进行了初步研究，主要集中在2个方面：一是利用非线性动力有限元模拟方法，对不同速度、角度、粒径条件下粒子冲击破坏坚硬岩石的过程进行仿真研究和实验研究，得到相应的粒子破岩规律及最佳的入射条件［12-15］；……