钢粒冲击岩石破岩效果数值模拟与优化参数分析

"钢粒冲击岩石破岩效果数值分析 (2009年)" 这篇论文主要探讨了钢粒冲击岩石的破岩效果及其机理。研究人员采用动力瞬态非线性有限元方法，构建了一个计算模型，以模拟球形钢粒对岩石的冲击过程。通过对模型的分析，得出了钢粒冲击岩石的理论最优参数：钢粒的理想粒径范围为0.1~0.3厘米，冲击速度在100~250米/秒之间，最佳入射角度为0°~20°。 通过室内试验，研究人员发现，在没有钢粒的情况下，加入钢粒后岩石的冲击破碎体积显著增加，达到了未添加钢粒时的4倍以上。这表明钢粒能显著提升岩石的破碎效率。在实际应用中，如在硬地层的钻井作业中，结合常规钻井机械的水力联合破岩技术，使用钢粒可以大幅度提高钻井速度，改善钻井效率。 此外，这些试验结果验证了之前通过数值模拟得出的理论分析的准确性。有限元方法在此领域的应用，为理解和优化钢粒冲击岩石的破岩过程提供了有力的工具，也为硬地层钻井技术的发展提供了新的思路。论文中提到的关键字包括有限元方法、钢粒冲击岩石、硬地层以及破岩技术，这些是研究的核心内容。 中图分类号“TE21”和文献标识码“A”分别代表了论文所属的科技领域和技术性质，表明这是一篇关于工程技术，特别是石油与天然气工程领域的学术论文。作者团队包括徐依吉等五位研究人员，他们来自中国石油大学石油工程学院，主要研究方向为油气井流体力学和高压水射流技术。 这篇论文揭示了钢粒在破岩过程中的重要作用，以及如何通过调整钢粒的尺寸、速度和入射角度来优化破岩效果。这对于提升硬地层钻井效率、降低钻井成本以及开发新的钻井技术具有重要的实践意义。