刘书斌，倪红坚，王 勇，张 恒

(1. 中国石油大学(华东) 石油工程学院，山东 青岛 266580；2. 中国石油大学(华东) 非常规油气开发教育部重点实验室，山东 青岛 266580)

PDC钻头技术作为一种高效钻进手段在浅部软地层应用广泛，然而，其在深部硬岩地层的应用效果一般，制约了深层资源的开发效率。Khorshidian等[1-6]针对硬岩地层高效破岩技术开展了大量研究，其中冲击载荷辅助破岩技术是主要研究方向之一。

目前的主要的冲击辅助破岩技术为一维冲击技术，即冲击载荷周期性地施加在钻头的轴向或者扭向上。其中，轴向的冲击作用有助于增加PDC齿切削深度从而提高破岩体积[7-12]，但是在硬岩地层钻进过程中，较大的切削深度需要很高的切削力才能有效破岩，因此钻头极易由于破岩切削力的不足而产生扭矩循环累积与释放的现象——黏滑振动，从而降低钻井速度和钻头使用寿命。扭向冲击钻井技术通过提高钻头切削力使岩石被快速切削破碎，从而减弱或消除黏滑振动现象，是一种高效硬岩地层提速技术[13-14]。近几年，在传统一维冲击破岩技术的基础之上发展出多维冲击破岩技术[15-16]，但是其研究主要集中在工具结构研制与现场应用方面，对于其高效破岩机理以及轴向和扭向冲击载荷的分配比例则鲜有研究。

论文的目的是对多维冲击载荷作用下PDC在硬岩地层的破岩效率进行研究，为此，首先在Derournay和Atkinson (D-A)模型基础上建立了一种冲击-切削破岩分析模型，将一维和多维冲击视为单齿的冲击角度问题，并建立破岩比功计算模型；……