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旋转射流破岩钻孔机理研究 被引量：40
1
作者 王瑞和 周卫东 +1 位作者 沈忠厚 杨永印 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 1999年第S1期5-9,104,共6页
综合利用实验方法和数值模拟技术，研究了旋转射流的结构特性及井底流场分布，证明了旋转射流具有三维速度，且其速度最高部分，集中在离开射流轴心一定半径的一环形区域上，射流呈扩散状，其冲击面积随喷距的增大而大幅度增加。旋转射... 综合利用实验方法和数值模拟技术，研究了旋转射流的结构特性及井底流场分布，证明了旋转射流具有三维速度，且其速度最高部分，集中在离开射流轴心一定半径的一环形区域上，射流呈扩散状，其冲击面积随喷距的增大而大幅度增加。旋转射流破岩钻孔的机理不同于普通圆射流，它以剪切破碎为主，伴以冲蚀、拉伸破坏和磨削等多种形式，因而具有很高的破岩效率。破岩首先从对应着射流能量最高的环形区域开始，并逐步向内、外扩展，形成凸锥状的孔底。 展开更多
关键词 旋转射流 数值模拟 钻孔 破岩机理
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低压脉冲射流井底欠平衡钻井提高钻速机理分析 被引量：34
2
作者 杨永印 沈忠厚 王瑞和 《石油钻探技术》 CAS 2002年第5期15-16,共2页
理论分析了井底欠平衡压力对井底岩石应力状态的影响以及负压差促进岩屑脱离井底的机理。通过对压力波在井底岩石中的扩散特点的分析 ,得出脉动性井底低压比持续性低压更有利于提高渗透性岩石的破碎效果。对于钻进大多数中渗透性地层 ,... 理论分析了井底欠平衡压力对井底岩石应力状态的影响以及负压差促进岩屑脱离井底的机理。通过对压力波在井底岩石中的扩散特点的分析 ,得出脉动性井底低压比持续性低压更有利于提高渗透性岩石的破碎效果。对于钻进大多数中渗透性地层 ,建议单个低压脉冲的持续时间应为几毫秒 ,而相应的低压脉冲之间的间隔应为几十毫秒。 展开更多
关键词 低压脉冲射流 石油钻井 欠平衡压力钻井 压差 机械钻速 岩石破碎 破岩机理
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基于UDEC的隧道掘进机滚刀破岩数值模拟研究 被引量：41
3
作者 莫振泽 李海波 +4 位作者 周青春 何恩光 邹飞 朱小明 赵羽 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期1196-1202,1209,共8页
现今全断面隧道掘进机(TBM)施工方法在长大深埋隧道工程中已被广泛采用,对滚刀破岩关键技术的进一步认识具有重要的工程价值。为了研究滚刀破岩机制,分析刀圈断面形态、岩石强度和节理角度对其的影响,运用UDEC方法建立了滚刀贯切岩石的... 现今全断面隧道掘进机(TBM)施工方法在长大深埋隧道工程中已被广泛采用,对滚刀破岩关键技术的进一步认识具有重要的工程价值。为了研究滚刀破岩机制,分析刀圈断面形态、岩石强度和节理角度对其的影响,运用UDEC方法建立了滚刀贯切岩石的二维数值系列模型,对TBM滚刀破岩过程进行了仿真。分析表明:滚刀破岩是滚刀下岩石拉破坏和剪破坏的综合反映,拉破坏是裂纹萌生与扩展的主要驱动机制;刃宽较大的平刀与刃角较大的楔刀破岩效果较好;平刀与楔刀在软岩中破岩效果相近,平刀在硬岩施工中比楔刀的破岩效果好;滚刀对节理角度为30°～60°的岩石破坏效果较好,由于楔刀的"劈裂"作用,楔刀比平刀更适合用于贯切含有节理的岩石。 展开更多
关键词 隧道掘进机 滚刀 破岩机制 UDEC 数值仿真
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高压水射流破岩规律的数值模拟研究 被引量：34
4
作者 孙清德 汪志明 +1 位作者 于军泉 张文华 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第6期978-982,共5页
运用动态非线性有限元法和Hoffman破碎准则,研究了高压水射流破碎岩石的规律,提出了高压射流破碎岩石过程分为射流冲蚀破碎和锤冲破碎及两个临界压力的概念。研究结果表明,提高射流冲击速度、喷射直径、横移速度、射流束数,在35°至... 运用动态非线性有限元法和Hoffman破碎准则,研究了高压水射流破碎岩石的规律,提出了高压射流破碎岩石过程分为射流冲蚀破碎和锤冲破碎及两个临界压力的概念。研究结果表明,提高射流冲击速度、喷射直径、横移速度、射流束数,在35°至40°之间合理选择射流入射角可以提高射流破碎岩石的效率。 展开更多
关键词 高压射流 岩石破碎 临界压力 数值模拟 机理
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冲旋钻井条件下的岩石破碎机理 被引量：34
5
作者 朱海燕 刘清友 +2 位作者 邓金根 王国荣 廖建华 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期622-631,共10页
冲旋钻井因其具有较高的钻速和较小的井斜,而广泛应用于矿山、石油与天然气领域的钻井工程中.为了揭示冲旋钻井的破碎机理,考虑静压、冲击和旋转的耦合作用,分别建立了牙齿和12 1/4″全尺寸平底钻头与岩石的三维冲击动力学模型.对所建... 冲旋钻井因其具有较高的钻速和较小的井斜,而广泛应用于矿山、石油与天然气领域的钻井工程中.为了揭示冲旋钻井的破碎机理,考虑静压、冲击和旋转的耦合作用,分别建立了牙齿和12 1/4″全尺寸平底钻头与岩石的三维冲击动力学模型.对所建立的模型进行有限元求解,结果显示:拉应力破碎是岩石破碎的主要形式,剪切应力、压应力破碎次之;岩石的破碎主要发生在岩石的拉应力失效阶段和卸载后的静压-旋转剪切破岩阶段;岩石在单齿的作用下可以显著地分成4个半球形区域;全尺寸钻头的破岩过程可以分成5个破碎阶段;边齿倾角越大,破岩侵深越小,破碎体积越大,齿顶应力越高;钻头边齿齿顶和齿孔应力均远高于中心齿,极易最先破坏;岩石越硬,牙齿侵入深度越小,破岩体积越大.研究结果与一系列的室内实验研究结果一致,可用于冲旋钻井钻头的优化设计及冲旋钻井参数的优选. 展开更多
关键词 冲旋钻井 破岩机理 有限元 边齿 平底钻头
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二氧化碳相变致裂技术研究进展与展望 被引量：31
6
作者 周盛涛 罗学东 +2 位作者 蒋楠 张宗贤 姚颖康 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期883-893,共11页
二氧化碳相变致裂作为一种环境友好的绿色破岩技术,具有破岩效率高、振动小、无污染等优点,近年来已成为岩石破碎与开挖领域的热门研究课题,相关研究发展迅速.大量学者运用理论分析、实验研究和数值模拟等手段对二氧化碳相变致裂技术进... 二氧化碳相变致裂作为一种环境友好的绿色破岩技术,具有破岩效率高、振动小、无污染等优点,近年来已成为岩石破碎与开挖领域的热门研究课题,相关研究发展迅速.大量学者运用理论分析、实验研究和数值模拟等手段对二氧化碳相变致裂技术进行了广泛探究,并取得了一些有益进展.通过对现有相关研究成果的调研分析,阐述了二氧化碳相变致裂技术的破岩机理,回顾了二氧化碳相变致裂荷载特征及其测试手段,归纳了致裂荷载表征方法,概括了致裂荷载与致裂效果的主要影响因素,分析了二氧化碳相变致裂的有害效应,总结了二氧化碳相变致裂技术在多领域的应用,并探讨了二氧化碳相变致裂当前存在的问题与未来挑战,以期为二氧化碳相变致裂技术的理论研究和工程应用推广提供参考. 展开更多
关键词 二氧化碳 岩石破碎 破岩机理 荷载特征 有害效应
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冲旋钻头破岩机理仿真研究 被引量：31
7
作者 黄志强 范永涛 +2 位作者 魏振强 谭力 卜燕 《西南石油大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2010年第1期148-150,共3页
介绍了冲旋钻井中冲旋钻头与岩石互作用有限元模型的建立过程,并对冲旋钻头在冲击旋转和单纯冲击载荷作用下的破岩过程进行了计算机仿真研究,描述了冲旋钻头破岩过程,求出了相应的钻头破碎岩石的深度、体积时程关系对比曲线,揭示了冲旋... 介绍了冲旋钻井中冲旋钻头与岩石互作用有限元模型的建立过程,并对冲旋钻头在冲击旋转和单纯冲击载荷作用下的破岩过程进行了计算机仿真研究,描述了冲旋钻头破岩过程,求出了相应的钻头破碎岩石的深度、体积时程关系对比曲线,揭示了冲旋钻头的破岩机理——钻头在冲旋作用下破碎岩石的过程可分为4个阶段、钻头破碎岩石深度主要取决于冲击作用而与旋转作用关系不大、破岩体积在冲旋作用下比单纯冲击载荷作用下要大一倍左右,为冲旋钻头在石油工业中的进一步推广应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 计算机仿真 冲旋钻井 冲旋钻头 破岩机理
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TBM边缘滚刀破岩机理的数值研究 被引量：31
8
作者 夏毅敏 吴元 +3 位作者 郭金成 田彦朝 林赉贶 卞章括 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期172-178,共7页
为研究刀刃角和不同被切削材料对全断面硬岩掘进机(TBM)边缘滚刀破岩机理的影响规律,基于二维离散单元法,利用UDEC仿真软件建立了一系列边缘滚刀破岩数值模型,对边缘滚刀作用下被切削体内部裂纹生成、扩展和破碎过程进行数值模拟。仿真... 为研究刀刃角和不同被切削材料对全断面硬岩掘进机(TBM)边缘滚刀破岩机理的影响规律,基于二维离散单元法,利用UDEC仿真软件建立了一系列边缘滚刀破岩数值模型,对边缘滚刀作用下被切削体内部裂纹生成、扩展和破碎过程进行数值模拟。仿真结果表明:张拉破坏是滚刀破岩时裂纹生成与扩展的主要原因;对于不同刀刃角的边缘滚刀接近弧面下端的斜裂纹长度要比弧面上端的长;大理岩裂纹扩展能力和破岩效率均随刀刃角的增大先增大后减小,因此对于硬岩刀刃角不宜过小也不宜过大;随着被切削材料强度增大,裂纹扩展越不充分,裂纹扩展能力和破岩效率均降低;与其他材料相比,TBM边缘滚刀对大理岩破坏损伤范围最小,破岩效率最低。最后通过实验和工程数据验证了仿真方法的正确性和可行性。 展开更多
关键词 TBM 边缘滚刀 破岩机理 裂纹扩展
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低渗煤层液态CO_2相变射孔破岩及裂隙扩展力学机理 被引量：30
9
作者 张东明 白鑫 +3 位作者 尹光志 李树建 饶孜 何庆兵 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期3154-3168,共15页
液态CO_2相变射孔致裂增透技术作为一种有效的低渗煤层强化抽采方法,已被广泛的应用研究。但由于该技术在破岩及裂隙扩展力学机理方面研究不足,在一定程度上影响该技术进一步发展及应用。基于热工学、弹性力学、断裂力学等理论基础,建... 液态CO_2相变射孔致裂增透技术作为一种有效的低渗煤层强化抽采方法,已被广泛的应用研究。但由于该技术在破岩及裂隙扩展力学机理方面研究不足,在一定程度上影响该技术进一步发展及应用。基于热工学、弹性力学、断裂力学等理论基础,建立了液态CO_2相变气体射流压力模型,理论分析了液态CO_2相变射孔破岩力学机理、地应力条件下裂隙扩展力学机理。采用PFC2D离散元颗粒流分析软件,进行数值模拟研究,分析了不同地应力及射流压力条件下液态CO_2相变射孔破岩及裂隙分布特征。在以上研究基础上,在川煤集团白皎煤矿进行现场试验,研究表明该技术可有效提高低渗煤层瓦斯抽采效率。 展开更多
关键词 低渗煤层 液态CO2相变 射流致裂 破岩机理 裂隙扩展
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旋冲钻井技术的破岩及提速机理 被引量：29
10
作者 祝效华 刘伟吉 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第2期216-222,共7页
深部硬地层钻井效率低、成本高的问题是现阶段深井、超深井钻井过程中长期面临的难点问题。旋冲钻井技术由于其具有提高硬地层钻进效率、降低定向钻进中黏滑振动以及提高钻压传递效率等优点而得到认可,但旋冲钻井技术的破岩提速机理尚... 深部硬地层钻井效率低、成本高的问题是现阶段深井、超深井钻井过程中长期面临的难点问题。旋冲钻井技术由于其具有提高硬地层钻进效率、降低定向钻进中黏滑振动以及提高钻压传递效率等优点而得到认可,但旋冲钻井技术的破岩提速机理尚不够明晰,且与冲击器配合的钻头使用寿命尚达不到工业要求。基于岩石力学、岩石破碎学、损伤力学等理论结合有限元方法建立了单齿旋冲破岩的三维有限元模型,分析了单齿旋冲作用下岩石的裂纹扩展、岩屑形成、损伤演化以及破岩比功等问题。研究发现,硬地层岩石在旋冲作用下更易发生脆性破碎,旋冲钻井技术能够改善钻齿的受力状态,更好地保护切削齿,提高钻进效率;冲击幅值对破岩比功的影响程度不大,这与扭冲钻井技术不同;冲击频率对于破岩比功的影响较大;旋冲钻进技术不适用于软地层。 展开更多
关键词 旋冲钻进 破岩机理 提速 硬地层 有限元法
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高压水射流破岩钻孔的实验研究 被引量：22
11
作者 王瑞和 沈忠厚 周卫东 《石油钻采工艺》 CAS CSCD 北大核心 1995年第1期20-25,共6页
高压水射流很早就被证明是一种潜力巨大、高效及方便的破岩钻孔工具和方法。但单喷嘴普通射流的冲击破碎面积小，喷嘴旋转系统不可靠性，限制了它的实际应用。本文根据石油钻井技术发展的需要，用特殊方法设计出带有导向元件的喷嘴，调... 高压水射流很早就被证明是一种潜力巨大、高效及方便的破岩钻孔工具和方法。但单喷嘴普通射流的冲击破碎面积小，喷嘴旋转系统不可靠性，限制了它的实际应用。本文根据石油钻井技术发展的需要，用特殊方法设计出带有导向元件的喷嘴，调制出旋转射流，在室内进行了一系列实验。实验结果表明，该旋转射流可以产生足够大的冲击面积，钻出比喷嘴直径大40多倍的孔眼。其破若以剪切破碎为主，破岩效率是普通喷嘴的数10倍，破岩门限压力仅为普通射流的1／2左右。地面钻孔试验结果，证实了旋转射流具有破岩成孔能力。 展开更多
关键词 喷嘴 破岩 高压喷射钻井 钻井
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凸脊型非平面齿PDC钻头的研制与现场试验 被引量：28
12
作者 彭齐 周英操 +2 位作者 周波 刘川福 刘宇 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期49-55,共7页
常规PDC钻头在钻进塔里木油田库车山前巨厚砾石层时存在破岩效率低、机械钻速慢和钻井周期长等问题,分析认为,砾石对常规PDC钻头的平面齿产生较大冲击力导致切削齿崩齿或严重磨损是钻速低的主要原因。为此,设计了一种凸脊型非平面齿,并... 常规PDC钻头在钻进塔里木油田库车山前巨厚砾石层时存在破岩效率低、机械钻速慢和钻井周期长等问题,分析认为,砾石对常规PDC钻头的平面齿产生较大冲击力导致切削齿崩齿或严重磨损是钻速低的主要原因。为此,设计了一种凸脊型非平面齿,并研制了配套PDC钻头,将钻头破岩方式由常规PDC钻头的面切削转变为线压裂和面挤压,大大提高了钻头破岩效率。室内试验表明,凸脊型非平面齿具有良好的抗冲击性能与抗研磨性能,抗冲击性能是平面齿的10倍以上。2只凸脊型非平面齿PDC钻头在库车山前地区博孜区块某井砾石层井段进行了现场试验,创造了机械钻速最高、单只钻头进尺最长的区块纪录,与邻井常规PDC钻头相比,进尺提高1.5倍以上,平均机械钻速提高64%以上,提速效果明显。研究与试验表明,凸脊型非平面齿PDC钻头能够较好地满足库车山前巨厚砾石层高效钻进的要求,可为库车山前深层天然气的高效勘探开发提供了技术支持。 展开更多
关键词 砾石层 机械钻速 非平面齿 PDC钻头 破岩机理 博孜区块 塔里木油田
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超高压射流辅助钻井技术研究进展 被引量：25
13
作者 李根生 沈忠厚 +1 位作者 徐依吉 廖华林 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2005年第5期20-23,共4页
超高压射流辅助机械破岩钻井是提高深井钻井速度的一项前沿技术,关键技术包括井下增压器、超高压射流辅助破岩机理和钻头、超高压射流钻井参数和工艺等。主要介绍了超高压射流破岩机理、井底流场和辅助破岩钻头研究进展,在此基础上提出... 超高压射流辅助机械破岩钻井是提高深井钻井速度的一项前沿技术,关键技术包括井下增压器、超高压射流辅助破岩机理和钻头、超高压射流钻井参数和工艺等。主要介绍了超高压射流破岩机理、井底流场和辅助破岩钻头研究进展,在此基础上提出了超高压水射流辅助钻井技术的研究方向。 展开更多
关键词 超高压水射流 破岩机理 钻头 井底流场
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高频振动钻具冲击下岩石响应机理及破岩试验分析 被引量：26
14
作者 李玮 闫铁 +1 位作者 张志超 李连群 《石油钻探技术》 CAS CSCD 北大核心 2013年第6期25-28,共4页
为了研究深井、超深井硬地层中高频振动冲击钻井的破岩机理及破岩效果，基于机械振动原理，建立了高频振动激励下有限深度范围内岩石稳态振动响应的幅频特性模型，分析了井底岩石的响应特点。通过PDC钻头的旋转、高频振动冲击的联合破... 为了研究深井、超深井硬地层中高频振动冲击钻井的破岩机理及破岩效果，基于机械振动原理，建立了高频振动激励下有限深度范围内岩石稳态振动响应的幅频特性模型，分析了井底岩石的响应特点。通过PDC钻头的旋转、高频振动冲击的联合破岩试验，分析了转速、频率等参数对振动冲击钻井机械钻速的影响。结果表明：随着振动冲击激励频率增大，机械钻速逐渐增大；振动冲击激励频率为14001500Hz时，机械钻速达到最大，与无振动冲击激励相比增幅为93．5％～106．3oZ。理论研究和试验结果都证明，高频振动冲击能够降低岩石抗钻能力，提高破岩效率。 展开更多
关键词 振动 冲击钻井 频率 破岩机理 机械钻速 实验室试验
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水力脉冲式钻井工具的研制与应用 被引量：25
15
作者 王敏生 王智锋 +1 位作者 李作会 杨永印 《石油机械》 北大核心 2006年第5期27-28,1,共2页
水力脉冲式钻井是利用特定的工具使钻井管柱中的连续流转变为脉冲射流,从而改变井底流场的压力状况,进而提高机械钻速的一种钻井新工艺。在分析水力脉冲产生机理的基础上,探讨了基于瞬变流理论的机械阻断式水力脉冲破岩机理,介绍了SLPM... 水力脉冲式钻井是利用特定的工具使钻井管柱中的连续流转变为脉冲射流,从而改变井底流场的压力状况,进而提高机械钻速的一种钻井新工艺。在分析水力脉冲产生机理的基础上,探讨了基于瞬变流理论的机械阻断式水力脉冲破岩机理,介绍了SLPMC机械阻断式水力脉冲工具的工作原理及结构特点,简单叙述了该工具在胜利油田进行的2口井的现场试验情况。该钻井工具对于提高机械钻速和降低钻井成本具有一定的积极意义。 展开更多
关键词 水力脉冲式钻井 钻井工具 破岩机理
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徐深气田气体钻井破岩机理的初步研究 被引量：23
16
作者 刘永贵 王洪英 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期773-776,共4页
根据气体钻井实钻情况及其与常规钻井方式的差异,借鉴前人研究成果,提出了一种新的破岩机理——内能释放破碎机理,即气体钻井依靠岩石脱离巨大压持作用而将岩石内积聚的巨大内能进行释放的破碎理论。岩石破碎过程为:原始岩石内能积聚;... 根据气体钻井实钻情况及其与常规钻井方式的差异,借鉴前人研究成果,提出了一种新的破岩机理——内能释放破碎机理,即气体钻井依靠岩石脱离巨大压持作用而将岩石内积聚的巨大内能进行释放的破碎理论。岩石破碎过程为:原始岩石内能积聚;径向岩石受力变化产生的内能膨胀;径向岩石膨胀及微裂纹产生;钻头敲击裂纹扩展及延伸阶段;钻头齿吃入岩石并旋转使裂纹延伸;剪切岩石使其产生脆性炸裂。因此,使岩石破碎由常规钻井的塑性破碎转变为脆性炸裂。在徐深气田进行了现场实钻,初步验证了该机理的准确性。依据该机理可以进行气体钻井的优化设计以及实钻中钻头和钻井参数的优选。 展开更多
关键词 气体钻井 破岩机理 内能释放 岩石破碎 钻头优选 徐深气田
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破岩钻井方法及高压水射流破岩机理研究 被引量：22
17
作者 王瑞和 倪红坚 周卫东 《石油钻探技术》 CAS 2003年第5期7-10,共4页
简要分析回顾了破岩和钻井方法的发展,论述了激光钻井和高压水射流钻井的发展潜力,阐明了高压水射流钻井技术已具备工业应用的可行性。分析了高压水射流破岩机理研究中的关键问题及解决途径,介绍了利用数值模拟和试验相结合的方法研究... 简要分析回顾了破岩和钻井方法的发展,论述了激光钻井和高压水射流钻井的发展潜力,阐明了高压水射流钻井技术已具备工业应用的可行性。分析了高压水射流破岩机理研究中的关键问题及解决途径,介绍了利用数值模拟和试验相结合的方法研究高压水射流破岩机理所取得的一些突破性进展,提出了建立和完善高压水射流破岩理论体系、发展水射流钻井技术的研究方向。 展开更多
关键词 破岩钻井方法 高压水射流钻井 破岩机理 油气资源 油气藏
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激光破岩方法研究及在石油钻井中的应用展望 被引量：22
18
作者 徐依吉 周长李 +1 位作者 钱红彬 宋鹏 《石油钻探技术》 CAS 北大核心 2010年第4期129-134,共6页
激光钻井破岩研究是钻探工程领域一项具有前瞻性的应用基础理论课题,它包括5大基础科学问题,即激光/岩石/流体相互作用原理、岩石相变的热力学与传热学理论、强激光的传输变换与微型化原理、激光破岩岩屑运移的多相流动理论、激光钻井... 激光钻井破岩研究是钻探工程领域一项具有前瞻性的应用基础理论课题,它包括5大基础科学问题,即激光/岩石/流体相互作用原理、岩石相变的热力学与传热学理论、强激光的传输变换与微型化原理、激光破岩岩屑运移的多相流动理论、激光钻井的安全与环境保护科学等。阐述了激光直接破岩的机理,即击碎、熔化和蒸发的作用,并综述了国内外激光破岩试验研究成果,解释了比能、二次作用等专业概念;主要对激光破岩试验中出现的岩石热裂、液体汽化效应进行了分析,得出了影响激光热裂岩石、激光汽化钻井液的因素,从理论上探讨了激光-气体机械联合钻井与激光激励汽化射流辅助钻井方法的可行性,同时指出了发展激光钻井技术的优势及难点,为激光技术在钻井中的应用指出了研究方向。 展开更多
关键词 激光应用 破岩机理 汽化 气体钻井 空化 射流
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超临界CO_2岩石致裂机制分析 被引量：20
19
作者 王海柱 李根生 +7 位作者 贺振国 沈忠厚 李小江 张祯祥 王猛 杨兵 郑永 石鲁杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第10期3589-3596,共8页
超临界CO_2是一种介于气体和液体之间的特殊状态的CO_2流体,具有低黏、高扩散性和零表面张力等独特的性质。利用超临界CO_2作为压裂液,有助于裂缝的起裂和扩展,同时可避免储层伤害。通过研究超临界CO_2射流破岩和压裂特性,分析得到了超... 超临界CO_2是一种介于气体和液体之间的特殊状态的CO_2流体,具有低黏、高扩散性和零表面张力等独特的性质。利用超临界CO_2作为压裂液,有助于裂缝的起裂和扩展,同时可避免储层伤害。通过研究超临界CO_2射流破岩和压裂特性,分析得到了超临界CO_2岩石致裂机制。研究结果表明,超临界CO_2低黏等特性使其更容易进入岩石微孔和微缝之中,在岩石内部建立大小不一的流体压力系统,使岩石发生拉伸和剪切破坏;常规流体压裂起裂压力较高,裂缝一般为单条或多条平直裂缝,大多沿着同一方向贯穿强度较高的胶结颗粒,且裂缝断面光滑、平整;超临界CO_2压裂起裂压力相比于常规流体压裂低,在岩石中形成的裂缝网络较为复杂,裂缝互相连通,一般沿着强度较低的胶结物开裂,较少贯穿胶结颗粒,裂缝断面较为粗糙。该研究结果可为超临界CO_2压裂技术的实施提供理论支撑。 展开更多
关键词 超临界CO2 压裂 破岩 裂缝 致裂机制
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等离子体电脉冲钻井破岩机理的电击穿实验与数值模拟方法 被引量：18
20
作者 祝效华 罗云旭 +3 位作者 刘伟吉 高锐 贾玉丹 刘呈君 《石油学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第9期1146-1162,共17页
等离子体电脉冲钻井技术为一种高效破岩钻井技术。对4种岩石在80 kV固定输出电压、重频率为2.5 Hz下进行了电脉冲击穿实验。实验发现,电脉冲破碎结果中存在贯穿破碎和未贯穿破碎2种状貌,并针对产生这两种状貌的原因进行了分析。从电击... 等离子体电脉冲钻井技术为一种高效破岩钻井技术。对4种岩石在80 kV固定输出电压、重频率为2.5 Hz下进行了电脉冲击穿实验。实验发现,电脉冲破碎结果中存在贯穿破碎和未贯穿破碎2种状貌,并针对产生这两种状貌的原因进行了分析。从电击穿角度明确了单次脉冲破岩效率的评价指标——能量转换效率η_e,并提出了一种新的岩石介质击穿模型——概率发展模型(PDM),借助PDM和简化的电击穿电路研究了单脉冲击穿时电路结构参数对破岩能耗分配的影响规律。基于电脉冲击穿实验参数和PDM生成的等离子体通道轨迹提出了等离子体电脉冲钻井破岩机理研究的数值模拟方法,利用该数值模拟方法研究了在地层压力为0~30 MPa下、直径为41 mm的电极钻具在加载峰值电压为60 kV时的破岩规律。 展开更多
关键词 等离子通道钻井 高压电脉冲 破岩机理 电击穿 数值模拟方法 电脉冲钻具
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