冲击钻井技术是现阶段解决深部难钻地层破岩效率低、成本高的最有效的钻井方法之一。其破岩原理是通过钻头冲击岩石激活岩石内部裂隙，促使其萌生微裂纹，进而扩展和交汇，最终破碎岩石。现有冲击器的冲击功相对较小，仅能有限激发岩石内部微裂隙，虽有提速效果，但达不到工程预期。因此，针对深部难钻地层钻井提速亟需一种新的、对现有工艺不进行大的调整且能在短期内应用的破岩提速新方法，以解决现阶段传统旋转破岩技术面临的难题。西南石油大学祝效华教授团队聚焦钻井提速问题，特别是针对超深井井眼尺寸小、钻柱动力传递效率低导致的钻头破岩能力不足、效率低的问题，研究了重载冲击破岩提速新技术，以大幅提高机械破岩能量密度，使其达到激活岩石内部裂隙的临界能量，有效激活岩石内部微裂隙并使之快速扩展，从而实现深部硬地层高效破碎钻进。相关研究认识刊登在《石油学报》第45卷第10期。
（1）对比了重载冲击和常规冲击技术的破岩效果。重载冲击破岩相比常规冲击破岩及传统旋转切削破岩有巨大优势，重载冲击破岩机械钻速是常规破岩技术的6～8倍，重载冲击可以诱导产生破碎坑岩石的侧向崩落，形成体积破碎。冲击器的冲击功必须大于能够激活岩石内部微裂隙，形成裂纹萌生和连通的临界能量才能有提速效果，因此加大冲击器冲击力是实现深部硬地层和干热岩地层钻井提速最贴近实际的提速手段。
（2）揭示了岩石在重载冲击下的内部响应情况。由于抗拉强度远小于抗压强度，冲击产生的压缩波在自由面反射成拉伸波，这些拉伸波叠加会形成很大的拉应力，最终形成拉伸破碎；在冲击破岩中，岩石破碎以拉伸破碎为主、剪切破碎为辅。
（3）研究了冲击破碎坑对破岩作用的影响。冲击破碎坑密实核区域的吸波或吸能会影响冲击能量的传递，进而影响冲击破岩效率。落锤累计冲击实验表明，钻齿侵入深度和破碎体积增幅随着累计冲击次数的增大而减小。
论文链接：http://www.syxb-cps.com.cn/CN/10.7623/syxb202410007
