贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进提高岩心长度技术研究

论文摘要

贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)钻进技术由吉林大学建设工程学院自主研发,是集潜孔锤碎岩、流体介质反循环、钻进中连续获取岩矿心(样)三项先进技术于一体的钻进技术。贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)钻进技术是潜孔锤钻进技术的发展方向之一。吉林大学建设工程学院已经顺利完成了地质调查局项目“西部复杂条件下高效钻探技术研究与开发”,其工作内容为“贯通式取心(样)潜孔锤钻探技术在固体矿产勘探中的应用研究”。本论文为“贯通式取心(样)潜孔锤钻探技术在固体矿产勘探中的应用研究”项目的后续研究。借助波动理论,凿岩理论等冲击钻进动力学理论,系统分析了冲击能量以应力波的形式在岩石中的传播机制以及岩石在动静载荷下的凿入特性;结合岩石断裂力学和岩石损伤力学等固体力学理论对冲击载荷下岩石动力学特性进行分析;借助有限元软件ANSYS对钻头齿和岩石作用机理进行数值模拟,运用数值模拟分析的结果,分析了影响取心长度的因素,对钻头结构进行了优化设计,对下一步进行冲击回转试验研究具有一定的指导意义。为了研究冲击功、冲击频率、钻压、转速、钻头结构和齿形对碎岩效果及获取岩心长度的影响,揭示冲击回转的碎岩过程和机理,以及验证有限元分析的相关结果,特设计了模拟冲击回转碎岩的试验装置。

论文目录

• 内容提要
• 第1章 绪论
• 1.1 选题依据
• 1.2 论文的研究内容及意义
• 第2章 贯通式潜孔锤反循环连续取心钻进技术
• 2.1 地质钻探取心技术
• 2.2 反循环连续取心钻进技术的国内外发展水平及现状
• 2.3 贯通式潜孔锤反循环钻进取心（样）原理
• 第3章 贯通式潜孔锤反循环钻进技术碎岩理论
• 3.1 冲击碎岩过程能量在岩石中的传播理论
• 3.2 动静载荷下岩石的凿入特性
• 3.3 动静载荷碎岩理论
• 第4章 潜孔锤反循环连续取心钻头与岩石作用机理的有限元分析
• 4.1 非线性有限元理论和CAE 软件在接触分析中的应用
• 4.2 钻头齿和岩石接触非线性有限元分析
• 4.3 钻头结构优化设计及有限元分析结果对比
• 4.4 钻进工艺参数对岩心长度的影响
• 第5章 冲击回转碎岩试验装置研究
• 5.1 研究现状
• 5.2 试验装置研究
• 5.3 试验装置零部件设计
• 5.4 试验装置的测试功能
• 第6章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 致谢