在石油鉆探過程中,由于深井、硬地層段存在鉆進(jìn)速度慢、成本過高等問題,嚴(yán)重制約深層油氣資源的鉆探與開發(fā)。粒子射流沖擊破巖技術(shù)主要以高速金屬粒子沖擊破巖為主的高效鉆探方式,可實現(xiàn)深井硬地層的快速鉆進(jìn)。針對粒子射流沖擊破巖深度這一研究內(nèi)容,采用SPH（光滑粒子流體動力學(xué)方法）與FEM（有限元方法）耦合算法建立粒子射流沖擊破巖模型,以JH-2損傷模型表征巖石的力學(xué)特性,運用顯示有限元的分析方法對水射流沖擊、粒子沖擊和粒子射流沖擊破巖過程與巖石損傷破壞效果進(jìn)行動力學(xué)仿真,研究分析了粒子射流沖擊破巖深度的影響因素。針對粒子射流沖擊破巖過程的復(fù)雜性,根據(jù)巖石在不同損傷狀態(tài)下,建立了粒子射流沖擊破巖深度的數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行數(shù)值計算,求得巖石在穩(wěn)定損傷時的破巖深度,同時分析研究了穩(wěn)定損傷時單次沖擊破巖深度隨射流沖擊速度、粒子沖擊次數(shù)、粒徑大小的變化規(guī)律;基于自主研制的粒子射流沖擊破巖綜合試驗平臺進(jìn)行實驗研究,并將實驗結(jié)果與數(shù)值計算、動力學(xué)仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析,驗證分析研究結(jié)果可對粒子射流沖擊鉆井參數(shù)的優(yōu)選和現(xiàn)場應(yīng)用提供理論依據(jù)與指導(dǎo)。 

【文章來源】：東北石油大學(xué)黑龍江省

【文章頁數(shù)】：61 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1粒子射流沖擊鉆井系統(tǒng)

圖 2.3 等效塑性應(yīng)變隨等效應(yīng)力的變化關(guān)系等效塑性應(yīng)變p 隨等效應(yīng)力 的變化關(guān)系可知，當(dāng) D現(xiàn)塑性變形；當(dāng)0 D 1時，材料的等效塑性應(yīng)變隨度隨之降低；當(dāng)?shù)刃苄詰?yīng)變p 達(dá)到等效破碎塑性應(yīng)

不同沖擊方式下的幾何模型示意圖

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于SPH方法粒子射流破巖數(shù)值模擬與實驗研究[J]. 趙健,張貴才,徐依吉,周毅,王瑞英,邢雪陽,李建波.  爆炸與沖擊. 2017(03)
[2]基于SPH-FEM耦合算法的脈沖射流沖擊特性分析[J]. 熊小濤,呂彥明,何雪明.  機(jī)械設(shè)計與研究. 2017(02)
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[4]粒子射流耦合沖擊破巖建模與實驗分析[J]. 任福深,程曉澤,李洋,王寶金,朱安賀,趙蕾.  工程力學(xué). 2017(02)
[5]基于光滑粒子流體動力學(xué)耦合有限元方法的水射流破煤參數(shù)數(shù)值模擬分析[J]. 蔣一峰,闞瞳,卜曉穎,馮天飛,代轉(zhuǎn).  煤礦安全. 2017(01)
[6]粒子破巖鉆進(jìn)技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J]. 王瑞和,王方祥,周衛(wèi)東,徐依吉,王明波,仲冠宇.  中國石油大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(06)
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[8]花崗斑巖Holmquist-Johnson-Cook本構(gòu)模型參數(shù)研究[J]. 聞磊,李夕兵,吳秋紅,蘇偉.  計算力學(xué)學(xué)報. 2016(05)
[9]三維動靜組合加載下巖石的破壞形態(tài)及力學(xué)性能研究[J]. 牛勇,李克鋼,李祥龍.  昆明理工大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版). 2016(04)
[10]靜載荷與循環(huán)沖擊組合作用下巖石損傷本構(gòu)模型研究[J]. 何聰,金解放,周學(xué)進(jìn),程昀,昌曉旭,袁偉.  有色金屬科學(xué)與工程. 2016(04)

博士論文
[1]脆性巖石強(qiáng)度與變形特性研究[D]. 彭俊.武漢大學(xué) 2015
[2]靜載荷與循環(huán)沖擊組合作用下巖石動態(tài)力學(xué)特性研究[D]. 金解放.中南大學(xué) 2012
[3]基于有限元方法的大壩變形分析與仿真研究[D]. 王小敏.武漢大學(xué) 2010
[4]高速碰撞中的SPH方法及其應(yīng)用研究[D]. 卞梁.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2009
[5]磨料水射流結(jié)構(gòu)特性與破巖機(jī)理研究[D]. 王明波.中國石油大學(xué) 2007

碩士論文
[1]粒子射流沖擊破巖實驗研究[D]. 李洋.東北石油大學(xué) 2016
[2]粒子射流沖擊鉆井破巖裝置噴嘴研究[D]. 馬若虛.東北石油大學(xué) 2015
[3]基于SPH-FEM耦合方法的微細(xì)銑削仿真與試驗研究[D]. 吳文峰.南京航空航天大學(xué) 2013
[4]粒子沖擊鉆井破巖規(guī)律研究[D]. 趙紅香.中國石油大學(xué) 2010
[5]復(fù)雜結(jié)構(gòu)的沖擊動力學(xué)分析與仿真[D]. 李艷敏.西北工業(yè)大學(xué) 2005



本文編號：3627622