[發明專利]考慮巖石動態強度和混合破碎模式的鉆齒力學計算方法

有效

• 申請號: 202110797870.6
• 申請日: 2021-07-15
• 公開（公告）號: CN113255174B
• 公開（公告）日: 2021-09-17
• 發明（設計）人: 董廣建;陳平;付建紅;楊迎新
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G01N3/08;G01N3/24;G06F119/14
• 代理公司: 成都朗鏡專利代理事務所(特殊普通合伙) 51319
• 代理人: 王鏡

1.考慮巖石動態強度和混合破碎模式的鉆齒力學計算方法，其特征在于，所述鉆齒力學計算方法包括以下步驟：

步驟S1：選定目標鉆齒和巖石，確定目標鉆齒的類型、鉆齒的幾何尺寸、巖石類型、巖石參數；所述目標鉆齒的類型包括了圓柱形鉆齒、楔形鉆齒；鉆齒的幾何尺寸包括圓柱形鉆齒的直徑、圓柱形鉆齒的高度、楔形鉆齒高度、楔形鉆齒的楔角；巖石參數包括巖石靜態單軸壓縮強度、靜態巖石拉伸強度、靜態巖石剪切強度、巖石內摩擦角、動態巖石單軸壓縮強度、動態巖石拉伸強度、動態巖石剪切強度；

步驟S2：通過鉆齒水平切削力學計算方法計算鉆齒的水平切削力，鉆齒水平切削力學計算方法根據以下公式確定：

其中，

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式中，為鉆齒水平切削力，其單位為N；為動態巖石單軸壓縮強度，其單位為MPa；為動態巖石拉伸強度，其單位為MPa；為動態巖石剪切強度，其單位為MPa；為鉆齒后傾角，其單位為rad；為成屑-壓實過渡角，其單位為rad；為鉆齒和巖石接觸面之間的平均摩擦角，其單位為rad；為巖石內摩擦角，為鉆齒侵入等效寬度，其單位為mm；為切削深度，其單位為mm；

步驟S3：通過鉆齒垂直壓入力學計算方法計算鉆齒的垂直壓入力；

步驟S4：通過鉆齒的合力計算方法計算鉆齒所受到的合力。

2.如權利要求1所述的考慮巖石動態強度和混合破碎模式的鉆齒力學計算方法，其特征在于，所述步驟S3中，鉆齒垂直壓入力學計算方法根據以下公式確定：

式中，為鉆齒的垂直壓入力，其單位為N；為鉆齒后傾角，其單位為rad；為鉆齒和巖石接觸面之間的平均摩擦角，其單位為rad；為鉆齒水平切削力，其單位為N。

3.如權利要求1所述的考慮巖石動態強度和混合破碎模式的鉆齒力學計算方法，其特征在于，所述步驟S4中，鉆齒的合力計算方法根據以下公式確定：

其中，

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式中，為鉆齒水平切削力，其單位為N；為動態巖石單軸壓縮強度，其單位為MPa；為動態巖石拉伸強度，其單位為MPa；為動態巖石剪切強度，其單位為MPa；為鉆齒后傾角，其單位為rad；為成屑-壓實過渡角，其單位為rad；為鉆齒和巖石接觸面之間的平均摩擦角，其單位為rad；為巖石內摩擦角，為鉆齒侵入等效寬度，其單位為mm；為切削深度，其單位為mm；為鉆齒的合力，其單位為N。