高压电脉冲破碎非均质花岗岩数值模拟

摘要

对高压电脉冲破碎机制的研究是提高钻井破岩效率和优化电脉冲电参数的关键。利用颗粒流离散元软件及Voronoi划分建立非均匀介电性质的花岗岩模型，从电流场、电路场、电击穿场进行等离子通道生长过程仿真，并分析非均质度对击穿路径的影响；对比不同花岗岩的电破岩效率和电脉冲破岩效果。结果表明：花岗岩的非均质度增大使得初始电场极值增大，相应地降低了电破岩的能量需求；等离子通道的生长方向存在优先发展区域，等离子通道的生长过程体现出通道尖端处电场集中现象强于通道躯干处；花岗岩非均质度的差异使得等离子通道的总长度和平均贯穿深度存在显著差异，在一定非均质度范围内电脉冲破碎效果和非均质度呈正相关；不同非均质度花岗岩的单脉冲电破岩效率差异不大，等离子通道的总长度越长，电破岩效率越高。

关键词

电脉冲破岩 / 非均质花岗岩 / 电击穿 / 等离子通道钻井 / 钻井提速