目前堅(jiān)硬地層鉆進(jìn)是深部科學(xué)勘探、深部資源開(kāi)采的一大難題,采用常規(guī)鉆進(jìn)技術(shù),存在進(jìn)尺效率低、鉆頭壽命短、鉆井周期長(zhǎng)、鉆進(jìn)成本高等問(wèn)題。隨鉆進(jìn)深度增加,地層溫度逐漸升高,常規(guī)地層深度每增加1km,溫度平均增高30℃,溫度升高對(duì)常規(guī)鉆進(jìn)方法產(chǎn)生很大影響。超聲波振動(dòng)作為新型輔助碎巖技術(shù),具有所需軸向壓力小、能量集中、能量傳播快的特點(diǎn),已在材料加工、油氣增滲、太空鉆進(jìn)等領(lǐng)域進(jìn)行廣泛應(yīng)用,為超聲波振動(dòng)在破碎硬巖領(lǐng)域提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。目前,超聲波振動(dòng)碎巖技術(shù)已受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的熱切關(guān)注,并開(kāi)展了豐富的理論與試驗(yàn)研究,但是還未出現(xiàn)考慮巖石溫度對(duì)超聲波振動(dòng)破碎巖石影響規(guī)律開(kāi)展的相關(guān)研究。因此本文選取廣泛存在的代表性硬巖-花崗巖作為研究對(duì)象,從宏觀角度到微觀角度對(duì)超聲波振動(dòng)下高溫花崗巖破碎效果開(kāi)展研究,得出超聲波振動(dòng)下高溫花崗巖的破碎規(guī)律。為超聲波振動(dòng)技術(shù)在深部硬巖及地?zé)徙@進(jìn)中的應(yīng)用提供理論支持,具有實(shí)際意義。本文采取理論分析、數(shù)值模擬以及室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合的方法,運(yùn)用Matlab數(shù)字圖像處理軟件、PFC2D(Particle Flow Code 2D)數(shù)值模擬軟件,借助核磁共振檢測(cè)、單軸抗壓強(qiáng)度檢測(cè)、滲透探傷法...

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究的背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 超聲波振動(dòng)碎巖理論與試驗(yàn)研究國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 高溫花崗巖物理力學(xué)性質(zhì)變化國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.3 巖石損傷數(shù)值模擬法研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線
        1.3.1 研究?jī)?nèi)容
        1.3.2 技術(shù)路線
第2章 超聲波振動(dòng)高溫花崗巖碎巖規(guī)律理論分析
    2.1 超聲波振動(dòng)花崗巖碎巖規(guī)律理論分析
        2.1.1 裂紋起裂判據(jù)
        2.1.2 疲勞損傷分析
        2.1.3 巖石共振理論
        2.1.4 能量耗散理論
    2.2 花崗巖熱損傷分析
    2.3 本章小結(jié)
第3章 超聲波振動(dòng)下高溫花崗巖破碎過(guò)程數(shù)值模擬分析
    3.1 離散元分析方法
        3.1.1 PFC2D簡(jiǎn)介
        3.1.2 顆粒流基本原理
        3.1.3 離散元細(xì)觀接觸本構(gòu)模型
    3.2 數(shù)值模型建立
        3.2.1 非均質(zhì)花崗巖PFC2D數(shù)值建模
        3.2.2 數(shù)值模型力學(xué)參數(shù)的確定
        3.2.3 邊界條件及載荷設(shè)置
    3.3 數(shù)值模擬結(jié)果分析
        3.3.1 巖石模型內(nèi)部應(yīng)力分布特征
        3.3.2 裂紋分布特征
        3.3.3 裂紋方位角特征
    3.4 本章小結(jié)
第4章 超聲波振動(dòng)高溫花崗巖碎巖規(guī)律的試驗(yàn)研究
    4.1 試驗(yàn)?zāi)康呐c試驗(yàn)設(shè)備
        4.1.1 試驗(yàn)?zāi)康?br>        4.1.2 試驗(yàn)設(shè)備
    4.2 試驗(yàn)方法與步驟
        4.2.1 花崗巖樣品制備
        4.2.2 超聲波振動(dòng)碎巖試驗(yàn)方案
        4.2.3 花崗巖內(nèi)部損傷檢測(cè)原理
        4.2.4 花崗巖內(nèi)部損傷檢測(cè)方案
    4.3 試驗(yàn)結(jié)果分析
        4.3.1 花崗巖試樣破碎體積
        4.3.2 花崗巖試樣孔隙度的變化
        4.3.3 花崗巖試樣T2圖譜分布的變化
        4.3.4 花崗巖試樣單軸抗度的變化
        4.3.5 花崗巖試樣內(nèi)部裂紋分布
        4.3.6 損傷變量與力學(xué)性能關(guān)系
    4.4 本章小結(jié)
第5章 結(jié)論與展望
    5.1 結(jié)論
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間所取得的科研成果
致謝



本文編號(hào)：3848269