实际油井、气井开采时，在几千米的井下进行破岩是一件看不见、摸不着的过程，由于井壁有直井、斜井、分支井、水平井等多种形式，且岩层多种多样，导致了研发工程师们需要为不同的油气井类型制定不同的开采方案，并研制多种多样的开采工具。一般来讲，最常见的是旋进式钻井过程，岩石在钻头的旋转切割作用下被粉碎，然后在钻井液的携带作用下被运送至数千米以上的地面。

今天以一种典型的井下造穴刀具为例，和大家探讨破岩工具在破岩过程中的受力分析和优化的过程。

这个结构很简单，刀柄与刀头通过销轴连接，不过内部有通道，从刀柄一直到刀头的端部，是走泥浆或水的。初步钻井完成后，采用此工具将指定部位直径扩大，形成洞穴。

ABAQUS中提供了多种材料失效模式，我们根据岩石的材料特性定义材料模型

由于切割过程中岩石不多脱落，刀头与周边岩石的表面及内部的任何部位都有可能接触，因此需要定义整体模型的接触关系：

计算时采用显式分析方法，对刀柄施加一定的下压力和转速，便实现了刀具的旋转和切割：

根据刀具的受力分布对刀具进行结构优化

通过计算机仿真分析可以完成的工作有：

1、  判断刀具的主要磨损区域，从而在磨损区域焊接抗磨材料，提高工具寿命；

2、  得到各零部件受力情况，从而控制井上钻压及转盘扭矩，避免产生断裂事故或塑变问题，因为工具断裂是小事，但是打捞不上来废掉的是一口井，是大事故；

3、  对刀具进行结构优化

此方法还可以解决冲击、金属切削、岩土爆破等工程问题。