绳索取心钻进环空压力损失试验台设计

论文摘要

随着浅部矿产资源的日益减少,深部尚未发现的矿产资源将是21世纪满足人类日益增长的矿产需求的主要来源之一,因而深部找矿已成为全球矿产勘查的一个主要方向。随着地质找矿向深部发展,地质深孔钻探技术迎来的它的发展机遇,绳索取心钻进技术作为一种先进的、多功能的、有效的钻探方法在深部勘探工作中将会发挥举足轻重的作用。绳索取心钻进技术的环空间隙小,与常规钻进相比有很多特殊性。本文的目的是建立一套探究绳索取心钻进环空压力损失规律的试验平台。对国内外绳索取心钻进技术环空水力学发展情况进行总结归纳,发现了不足和有待改进之处。借鉴常规钻进中环空压力损失的特点及计算模型,归纳总结了适合绳索取心钻进技术的环空压力损失的计算模型。依据钻井液携带岩粉的基本规律,分析了绳索取心钻进环空岩屑运移机理,提出了岩屑运移模型。针对特定的工矿,利用GAMBIT建立数值模拟计算模型,再将GAMBIT产生的几何结构以及网格导入到FLUENT中进行计算,初步探究绳索取心环空压力损失规律,为试验平台的设计和建立打下基础。在充分调研和理论探究的基础上,综合优选材料及设备零部件,设计了绳索取心钻进环空压力损失试验平台。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的目的和意义
• 1.2 国内外研究概况
• 1.2.1 国外研究概况
• 1.2.2 国内研究概况
• 1.3 研究内容和技术路线
• 1.3.1 主要内容
• 1.3.2 技术路线
• 第二章 建立试验台的基础
• 2.1 环空压耗计算模型
• 2.1.1 环空压耗的影响因素
• 2.1.2 常规间隙井环空压力损失
• 2.1.3 绳索取心钻进环空压力损失
• 2.2 岩屑运移规律
• 2.2.1 钻井液携岩基本原理
• 2.2.2 岩屑运移机理
• 2.2.3 岩屑运移模型
• 2.3 绳索取心钻进环空数值模拟
• 2.3.1 软件简介
• 2.3.2 模型的建立
• 2.3.3 计算结果分析
• 第三章 参数检测与采集系统的设计
• 3.1 参数检测系统传感器选型
• 3.1.1 流量传感器的选型及安装
• 3.1.2 压力传感器的选型及安装
• 3.1.3 转速传感器的安装
• 3.2 参数采集系统硬件选型
• 3.2.1 模拟量采集模块
• 3.2.2 数字量采集模块
• 第四章 试验台的设计
• 4.1 试验系统总体设计
• 4.2 主要结构部件设计选用
• 4.2.1 环空流道设计
• 4.2.2 轴承座设计
• 4.2.3 轴承的选用
• 4.2.4 电机的选用
• 4.2.5 密封方式选择
• 4.2.6 泥浆泵
• 第五章 总结与建议
• 5.1 总结
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录