随着人们对油气资源需求的增加,油气勘探与开采进程不断深入,勘探难度日益增加,井深从中浅层向深层、超深层延伸,破岩难度加大。松辽盆地发育中浅层和深层两大套含油气组合,中浅层以油为主,深层则以气为主。但是,松辽盆地深部地层岩性复杂,使用常规牙轮钻头的机械钻速低。而PDC钻头具有高硬度和高耐磨性的特点,其破岩效率高、钻速快、寿命长、性能稳定、综合经济效益显著。因此针对现有深部地层牙轮钻头破岩效率低的问题,开展深层岩石力学性质的研究,揭示深部地层PDC钻头的破岩机理,对提高松辽深部地层的机械钻速具有重要意义。本论文对松辽深层PDC钻头的破岩机理进行研究,阐明切削齿与岩石的相互作用关系,揭示出PDC钻头在深部地层钻井过程中的粘滑振动现象,为PDC钻头在松辽深层的应用提供指导。本论文采用理论分析以及室内实验的方法,进行了PDC钻头破岩机理的研究工作。具体内容如下:(1)分析了松辽深层岩样的基本力学性质,通过单轴、三轴压缩实验,测试了不同岩性岩样的全应力-应变关系曲线,计算了松辽深层岩样的抗压强度、弹性模量、泊松比、内聚力、内摩擦角和抗拉强度等参数;(2)分析了PDC钻头的破岩特点,根据PDC齿与岩石相互作用关系,建立了井底条件下PDC齿侵入岩石的力学模型,得出了PDC齿压入和切削时岩石破碎的条件;(3)建立了钻头的切削扭矩模型,并结合松辽深层岩石的力学性质分析了钻头的切削扭矩的影响因素;(4)根据钻柱的运动特性,建立了钻柱粘滑振动的力学模型,结合徐深7井实钻参数,分析了松辽深层钻井粘滑振动的影响因素。