孕鑲金剛石鉆頭是深層礦產(chǎn)資源和油氣資源勘探項(xiàng)目中最為重要的破巖工具之一,但在鉆進(jìn)特殊的硬巖地層時(shí)具有一定的局限性。如在鉆進(jìn)強(qiáng)研磨性地層時(shí)鉆頭會(huì)出現(xiàn)過(guò)度磨損現(xiàn)象,在鉆進(jìn)弱研磨性地層時(shí)會(huì)因胎體磨損較慢金剛石不能及時(shí)露出而鉆頭打滑現(xiàn)象。為了預(yù)防這些現(xiàn)象的產(chǎn)生,除了提高鉆頭自身材料性能和優(yōu)化結(jié)構(gòu)外,還可通過(guò)利用物理或化學(xué)手段弱化巖石從而達(dá)到快速鉆進(jìn)的效果,目前研究熱點(diǎn)主要集中在利用熱能如火焰噴射、激光等手段直接鉆進(jìn)或間接輔助機(jī)械能鉆進(jìn),但這種方式能源消耗大,成本極高,尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。本文通過(guò)在孕鑲金剛石鉆頭胎體嵌入摩擦元件,使鉆頭破碎巖石時(shí)在孔底產(chǎn)生更高的摩擦熱作為熱源弱化巖石性能,不僅可以降低能源消耗、充分提高孔底能量利用率,還能實(shí)現(xiàn)在堅(jiān)硬巖層中更為高效的鉆進(jìn)。本文首先對(duì)孕鑲金剛石鉆頭在孔底破巖的過(guò)程及生熱過(guò)程進(jìn)行了介紹與分析,研究鉆頭唇面與巖石作用時(shí)摩擦熱能的產(chǎn)生機(jī)理,即來(lái)自于鉆頭唇面與接觸巖石表面的彈性和塑性形變。分析相關(guān)數(shù)據(jù)表明,巖石受熱表面在受到溫度波動(dòng)變化時(shí),溫度波動(dòng)僅出現(xiàn)在極為接近巖石受熱表面的深度范圍內(nèi),定義處于這段深度的巖石層為巖石溫度敏感層。在溫度敏感層中會(huì)發(fā)生劇烈的...

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 硬巖鉆進(jìn)用孕鑲金剛石鉆頭國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀
        1.2.2 利用熱能方式碎巖的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.3 研究?jī)?nèi)容
第二章 熱-機(jī)碎巖鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 孕鑲金剛石鉆頭的孔底工作過(guò)程
        2.1.1 孕鑲金剛石鉆頭孔底碎巖過(guò)程
        2.1.2 孕鑲金剛石鉆頭孔底生熱過(guò)程
        2.1.3 孕鑲金剛石鉆頭與巖石的接觸面溫度研究
    2.2 熱-機(jī)碎巖鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.2.1 水口結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)
        2.2.2 鉆頭唇面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    本章小結(jié)
第三章 熱-機(jī)碎巖孕鑲金剛石鉆頭材料選擇與鉆頭制備
    3.1 熱-機(jī)碎巖鉆頭材料選擇
        3.1.1 摩擦元件材料選擇
        3.1.2 胎體材料選擇
    3.2 含摩擦元件的胎體試樣制備及性能測(cè)試
        3.2.1 石墨模具的設(shè)計(jì)
        3.2.2 胎體材料裝料計(jì)算
        3.2.3 胎體試樣制備
        3.2.4 胎體力學(xué)性能測(cè)試
    3.3 熱-機(jī)碎巖孕鑲金剛石鉆頭的制備
        3.3.1 鉆頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        3.3.2 鉆頭制備
    本章小結(jié)
第四章 室內(nèi)鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)
    4.1 試驗(yàn)用巖石加熱冷卻后力學(xué)性能測(cè)試
        4.1.1巖石試樣加熱冷卻實(shí)驗(yàn)
        4.1.2 巖石試樣力學(xué)性能測(cè)試
        4.1.3 巖石薄片分析
    4.2 室內(nèi)鉆進(jìn)實(shí)驗(yàn)
        4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備與材料準(zhǔn)備
        4.2.2 試驗(yàn)方法
        4.2.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析
    本章小結(jié)
第五章 結(jié)論與建議
    5.1 結(jié)論
    5.2 建議
參考文獻(xiàn)
作者簡(jiǎn)介及科研成果
致謝



本文編號(hào)：3867623