破巖
- 激光破巖技術(shù)研究進展
將激光技術(shù)應(yīng)用于破巖領(lǐng)域。美國麻省理工學院最早在1968年提出激光鉆井設(shè)想,并對激光破巖進行了試驗研究,驗證其具有一定的應(yīng)用前景。隨后,天然氣研究所(GRI)于1997年開展了一個為期2年的研究項目,首次對激光技術(shù)在石油工業(yè)中的應(yīng)用進行了研究,發(fā)現(xiàn)激光在鉆井領(lǐng)域的巨大前景。近20年來,激光技術(shù)因發(fā)展迅速,并且具有非接觸式能量傳輸、傳熱比大和能量高度集中等突出優(yōu)勢[5-7],而被眾多學者廣泛地應(yīng)用于破巖領(lǐng)域研究?？梢?與微波等多種技術(shù)一樣,激光技術(shù)在破巖領(lǐng)域
隧道建設(shè)(中英文) 2023年8期2023-09-15
- 全尺寸PDC鉆頭旋轉(zhuǎn)沖擊破巖過程數(shù)值模擬*
對巖石的穿透性與破巖體積、減輕了定向井的黏滑振動等優(yōu)點而受到油田現(xiàn)場的重點關(guān)注[1-3]。但旋轉(zhuǎn)沖擊破巖機理并未形成統(tǒng)一的共識，造成了旋轉(zhuǎn)沖擊鉆井工具提速效果在不同的地層、井徑間差異巨大。與此同時，缺乏旋轉(zhuǎn)沖擊破巖機理的指導，工具的沖擊參數(shù)設(shè)計沒有可依賴的標準，參數(shù)的優(yōu)化需要依賴大量的室內(nèi)試驗與現(xiàn)場試驗[4-6]。因此，開展旋轉(zhuǎn)沖擊破巖機理的研究尤為重要。針對旋轉(zhuǎn)沖擊破巖機理問題，國內(nèi)眾多的科研學者主要通過理論分析、室內(nèi)試驗與仿真模擬的手段進行研究。文獻[
石油機械 2023年6期2023-07-12
- 多滾刀協(xié)同破巖過程數(shù)值模擬與滾刀布置規(guī)律研究
滾刀為刀盤上實現(xiàn)破巖功能的直接工具，在裝備動力系統(tǒng)的作用下，多把滾刀同時擠壓、破碎巖石。滾刀在刀盤上的不同安裝布置方式會影響刀盤整體破巖效果。因此，如何科學描述多把滾刀共同作用下的巖石破壞過程，分析滾刀不同安裝參數(shù)下破巖載荷與能耗的變化規(guī)律，是實現(xiàn)刀盤滾刀群合理布置，提升裝備掘進性能的基礎(chǔ)和關(guān)鍵問題。圍繞TBM 裝備滾刀破巖過程，國內(nèi)外學者開展了滾刀-巖體相互作用與載荷變化規(guī)律的相關(guān)建模研究，經(jīng)典工作如科羅拉多礦業(yè)學院通過試驗與工程經(jīng)驗結(jié)合的方法分析了單把
煤炭科學技術(shù) 2023年5期2023-07-04
- 第十三屆國際爆破破巖學術(shù)會議將于10月召開
研究決定，由爆破破巖國際組委會主辦、中國爆破行業(yè)協(xié)會承辦的第十三屆國際爆破破巖學術(shù)會議(Fragblast 13)將于2022年10月17～19日在杭州召開。為在當前疫情影響的特殊情況下成功舉辦該會議，一是會議形式采取線上與線下進行，即外國代表以線上參會為主，中國代表以線下參會為主；二是會議期間舉辦的展覽也采用線上形式；三是會前出版電子版和紙質(zhì)版會議文集；四是取消會后技術(shù)參觀活動。會議目前收到論文摘要139份，其中國內(nèi)摘要75份、國外摘要64份。希望國內(nèi)廣
工程爆破 2022年1期2023-01-08
- 水射流-機械滾刀復合破巖影響因素
，即使如此，現(xiàn)場破巖效率也不高，例如，某工程現(xiàn)場巖石抗壓強度160 MPa，每天只能掘進2～3 m，并且平均每米消耗刀具1把(每把刀具6萬元)。另外也有一些單位，為了增加掘進破巖地質(zhì)適應(yīng)行，采用數(shù)值仿真或者物理實驗的方式，針對現(xiàn)場巖樣開展了大量實驗，以獲取較為合理的刀具配置、刀間距設(shè)計等[6-9]，以提升掘進破巖性能，但是對于抗壓強度極高的地層(俗稱“磨刀石地層”)，僅從改善刀盤設(shè)計、刀具材料性能來提升滾刀破巖的效率非常有限[10-12]。針對以上問題，行
科學技術(shù)與工程 2022年27期2022-11-04
- 致裂器對液態(tài)CO2相變破巖的功效影響分析
)液態(tài)CO2相變破巖主要依靠相變產(chǎn)生的氣體膨脹對外做功來實現(xiàn)[1]。與傳統(tǒng)的炸藥爆破方式不同，CO2本身無毒、無害，其液-氣相變是吸熱過程，不發(fā)光、發(fā)熱，也無新的產(chǎn)物生成，而且其相變破巖產(chǎn)生的粉塵少、飛石少、振動小、振動波頻率低、衰減慢，對環(huán)境影響小[2-3]，在環(huán)保和安全方面具有明顯的獨特優(yōu)勢。近年來在我國鐵路、公路、市政、礦山、水利等工程爆破領(lǐng)域中液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)得到了廣泛推廣應(yīng)用。在應(yīng)用中均采用“鉆爆法”破巖工藝，即通過對擬破巖體進行鉆孔，再在
工程爆破 2022年4期2022-10-09
- 水射流輔助機械滾刀破巖試驗研究
緩慢。針對水射流破巖已有一些應(yīng)用研究。甘川等[12]采用SPH-SPH方法,建立了水射流沖擊破巖數(shù)值模型，研究了水射流在不同速度、入射角、直徑下對沖擊破巖效率的影響，認為射流入射角在75°左右時破巖效果最佳。雷光宇[13]采用數(shù)值模擬方法，對多孔水射流破巖效率進行了研究，認為射流間距對破巖深度的影響較大，適宜的間距可以提高破巖效率。朱團輝等[14]針對硬巖掘進機高壓水耦合破巖的影響因素開展了試驗研究，獲得了水射流壓力、噴嘴直徑、噴嘴移動速度對破巖溝槽深度與
隧道建設(shè)(中英文) 2022年8期2022-09-19
- 分離式?jīng)_擊-刮切復合鉆頭破巖機理及鉆進破巖研究
合沖擊等多種沖擊破巖理論與鉆具。例如，美國阿特拉公司[1]較早研發(fā)了扭力沖擊器，采用鉆井液渦輪驅(qū)動沖擊錘產(chǎn)生高頻扭轉(zhuǎn)沖擊，應(yīng)用表明，扭力沖擊器配合PDC鉆頭一起使用提高機械鉆速效果顯著。隨后，國內(nèi)外學者及相關(guān)單位特別關(guān)注沖擊器研究及應(yīng)用。Powell等[2]提出了一種新的能量分配系統(tǒng)，通過機械升降作用使鉆頭鉆壓迅速變化，通過機械撞擊產(chǎn)生軸向沖擊脈沖，使得鉆井時間減少了50%。玄令超等[3]設(shè)計了一種新型旋轉(zhuǎn)沖擊破巖試驗裝置，利用齒型振套的碰撞產(chǎn)生沖擊載荷，
振動與沖擊 2022年16期2022-08-26
- PDC鉆頭單齒重疊切削特性試驗研究
要在于提升鉆頭的破巖效率。鉆頭切削齒是破巖的關(guān)鍵，以前探究PDC單齒切削的試驗主要集中于切削未受損巖石。但是，伍開松等人在“國家自然基金項目單次沖擊加卸載后巖石全程動態(tài)本構(gòu)特性及應(yīng)用研究”中提出[2]，PDC齒在切削破巖上部巖石的同時,也會對尚未破除的巖體造成損傷,因此會影響PDC齒之后切削同一軌道時的切削性能。目前，大多數(shù)科研人員關(guān)于PDC齒破巖研究都默認是巖石在沒有遭到損傷的情形下進行的。在實際鉆井中，PDC齒的切削過程多是切削已受損的巖石，因此探究P
石油礦場機械 2022年3期2022-06-17
- 煤礦井下液壓式巖石劈裂機破巖的應(yīng)用與改進
105)1 傳統(tǒng)破巖方式煤礦井下采掘作業(yè)過程中，由于煤層厚度及坡度變化、遇地質(zhì)構(gòu)造、礦壓顯現(xiàn)、巷道維修等情況，會產(chǎn)生較多的零星工程破巖作業(yè)。對于這些零星破巖作業(yè)，大型破巖設(shè)備因作業(yè)空間、輔助運輸?shù)纫蛩仉y以投入使用，且大型破巖設(shè)備安裝費時費力，成本投入高，經(jīng)濟效果差。但這些零星破巖作業(yè)往往會對正常的采掘作業(yè)等造成一定程度的影響，需要及時進行處理。1.1 人工風鎬和爆破破巖方式對于工作量較小的破巖作業(yè)，一般可以采取人工風鎬破巖的施工方式；對于工作量較大的破巖作
煤 2022年2期2022-02-17
- 斧形PDC齒破巖規(guī)律數(shù)值模擬研究
外對斧形PDC齒破巖規(guī)律的理論研究鮮有報道，導致在斧形PDC齒工作參數(shù)及齒形優(yōu)選上缺少依據(jù)。為此，通過ABAQUS軟件建立了斧形PDC齒切削巖石的有限元模型，模擬研究后傾角、斧刃角對斧形PDC齒破巖效果的影響規(guī)律，并進行了斧形PDC齒鉆頭鉆進礫石層的試驗。1 斧形PDC齒破巖力學分析斧形PDC齒的示意圖與實物照片如圖1所示(γ為斧刃角，°；φ為切削齒直徑，mm)。由于斧形PDC齒外鑲聚晶金剛石層類似于鍥形體，使得其與常規(guī)PDC齒在破巖機理方面具有較大差異，
特種油氣藏 2021年6期2022-01-14
- 高溫高壓條件下PDC鉆頭破碎花崗巖試驗研究*
專家和學者對鉆頭破巖技術(shù)的研究已取得了長足進步，取得的成果可滿足常規(guī)地層鉆井要求。但在超深復雜地層以及高溫高壓等惡劣工況下破巖技術(shù)仍有待提高，常用PDC鉆頭破巖特性尚不清晰，制約了深部資源的鉆探開發(fā)進程[1]。因此，應(yīng)開展PDC切削齒布齒特征及破巖效率研究，以期為高溫高壓條件下PDC鉆頭優(yōu)化設(shè)計提供理論支撐和試驗基礎(chǔ)。P.L.MENEZES等[2]利用數(shù)模軟件LS-DYNA模擬了不同切削速度和切削深度下，PDC切削齒各種傾角的破巖情況，發(fā)現(xiàn)與給定切削深度下
石油機械 2021年12期2021-12-13
- 錐形齒旋沖及扭沖的破巖過程與破巖效率分析
圓形切削齒或常規(guī)破巖方式，對錐形齒等非平面齒的旋轉(zhuǎn)沖擊切削與扭轉(zhuǎn)沖擊切削的研究較少。一方面，關(guān)于錐形齒的常規(guī)破巖機理尚未完成掌握；另一方面，錐形齒等非平面齒旋轉(zhuǎn)沖擊與扭轉(zhuǎn)沖擊破巖機理的試驗研究基本未開展。為了進一步認識錐形齒旋轉(zhuǎn)沖擊和扭轉(zhuǎn)沖擊的破巖機理與提速機理，筆者基于有限元法建立了錐形齒旋轉(zhuǎn)沖擊破巖和扭轉(zhuǎn)沖擊破巖2種破巖方式的三維數(shù)值模擬模型，研究了橫向沖擊作用和縱向沖擊作用下，錐形齒切削巖石過程中的巖石裂紋形成及擴展情況，巖屑形成、崩落以及應(yīng)力狀態(tài)變
石油鉆探技術(shù) 2021年3期2021-06-30
- 硬巖掘進機高壓水耦合破巖影響因素實驗研究
采用傳統(tǒng)單純滾刀破巖效率低，滾刀磨損快，綜合掘進效率低，因此急需開發(fā)一種新的破巖方式。高壓水射流切割技術(shù)是近幾十年發(fā)展起的新型切割、清洗、除垢(銹)、破巖新技術(shù)，正逐步應(yīng)用于機械、建筑、航空及軍工等領(lǐng)域[1]。隨著科學技術(shù)的不斷發(fā)展，新的抗壓材料以及制造精度的不斷提高，高壓水射流技術(shù)逐漸向超高壓、大流量方向發(fā)展，目前高壓水射流技術(shù)正逐步用于巖石破碎、切割與高精度材料、熱變形材料的加工與切割[2]，應(yīng)用領(lǐng)域隨技術(shù)發(fā)展不斷擴大，新技術(shù)新領(lǐng)域不斷突破。目前，對于
液壓與氣動 2021年5期2021-05-14
- 井底圍壓對高壓水射流的影響規(guī)律研究*
壓水射流起到輔助破巖、清洗井筒和攜帶巖屑等作用，是影響鉆井速度的關(guān)鍵因素[3-5]。在完井增產(chǎn)方面，高壓水射流技術(shù)逐漸應(yīng)用于深穿透射孔、沖砂洗井、水力壓裂、水力脈沖空化鉆井和水力噴射徑向水平井等領(lǐng)域[6-11]。為提高機械鉆速，國內(nèi)外學者對高壓水射流輔助破巖機理、鉆頭噴嘴分布以及噴嘴結(jié)構(gòu)設(shè)計等進行了研究[12-15]；同時研究了高壓水射流在不同環(huán)境下的速度和沖擊壓力衰減規(guī)律等[16-18]。但在井筒內(nèi)，高壓水射流始終處于較高的液柱壓力(也稱圍壓)下，特別是
石油機械 2021年4期2021-04-23
- 超聲波高頻旋沖鉆井技術(shù)破巖效果試驗研究
層、超深層發(fā)展，破巖難度逐漸加大，而中國在深層領(lǐng)域的油氣勘探開發(fā)技術(shù)大幅度落后于發(fā)達國家，嚴重制約了我國深部地層的勘探開發(fā)進程[1]。因此，亟需研究深層破巖新技術(shù)和新工具[2–5]，以提高深部硬地層的機械鉆速。超聲波破巖技術(shù)是高效破巖新技術(shù)研究的重要方向之一，M.W iercigroch等人[6–9]率先開展了超聲波破巖系統(tǒng)的動力學研究；O.K. Ajibose等人[10–13]隨后建立了超聲波破巖實驗室，通過大量室內(nèi)試驗確定了實現(xiàn)超聲波破巖最優(yōu)鉆速的響應(yīng)
石油鉆探技術(shù) 2021年2期2021-04-20
- 多維沖擊提高PDC鉆頭破巖效率的機理研究
針對硬巖地層高效破巖技術(shù)開展了大量研究，其中沖擊載荷輔助破巖技術(shù)是主要研究方向之一。目前的主要的沖擊輔助破巖技術(shù)為一維沖擊技術(shù)，即沖擊載荷周期性地施加在鉆頭的軸向或者扭向上。其中，軸向的沖擊作用有助于增加PDC齒切削深度從而提高破巖體積[7-12]，但是在硬巖地層鉆進過程中，較大的切削深度需要很高的切削力才能有效破巖，因此鉆頭極易由于破巖切削力的不足而產(chǎn)生扭矩循環(huán)累積與釋放的現(xiàn)象——黏滑振動，從而降低鉆井速度和鉆頭使用壽命。扭向沖擊鉆井技術(shù)通過提高鉆頭切削
振動與沖擊 2021年2期2021-01-29
- 單齒復合沖擊切削破巖機制及其與扭轉(zhuǎn)沖擊的對比
方式達到輔助鉆頭破巖的效果,能夠有效解決深井提速問題;閆炎等[10]發(fā)現(xiàn)相較于常規(guī)PDC破巖,復合沖擊鉆井方式產(chǎn)生的巖屑粒徑更大,破巖效率更高;李玉梅等[11]研究了切削齒在受轉(zhuǎn)速、鉆壓、交變沖擊扭矩、交變沖擊力等多載荷耦合作用下的復合沖擊動態(tài)破巖方式及破巖效果。李思琪等[12]基于彈性力學和沖擊力學理論,建立了復合載荷作用下壓頭的破巖模型。筆者對復合沖擊切削作用下的破巖提速機制及其與扭轉(zhuǎn)沖擊破巖技術(shù)的區(qū)別進行研究,在室內(nèi)試驗的基礎(chǔ)上基于有限元方法建立單齒
中國石油大學學報（自然科學版） 2020年3期2020-07-01
- 球型鑲齒滾刀參數(shù)對破巖比能影響性研究
型鑲齒滾刀參數(shù)對破巖比能影響性研究侯義輝1，王薇2，張心源2(1. 浙江紹金高速公路有限公司，浙江 紹興 312000；2. 中南大學 土木工程學院，湖南 長沙 410075)研究球型鑲齒滾刀破巖過程中刀盤轉(zhuǎn)速、鉆壓、鑲齒數(shù)、刀盤間距以及貫入度5種因素對破巖比能的影響，利用ABAQUS有限元計算軟件，建立雙排滾刀直線切割圍巖的動力顯式模型；基于正交試驗法，設(shè)置五因素四水平正交試驗L16(45)，通過極差分析和方差分析找出不同因素變化對破巖比能的影響規(guī)律，并
鐵道科學與工程學報 2020年5期2020-06-08
- 鋁纖維混合燃料破巖激波管作用機理研究
了一些非炸藥爆炸破巖方法，可分為三類：機械類破巖方法如液壓劈裂機[5]、液壓破碎錘[6]、隧道掘進機[7-8]等；物化做功類如靜態(tài)膨脹劑法[9]、二氧化碳致裂器法[10-13]、金屬燃燒劑法[14]等；電氣設(shè)備類如等離子體爆破法[15]、熱力劈巖法[16-18]等。盡管目前的非炸藥爆炸破巖方法相對于炸藥爆炸破巖來說依然存在著成本高、效率低等劣勢，但是安全、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展是大勢所趨，在未來，非炸藥爆炸破巖方法一定會成為破巖的一種重要方式。針對這一發(fā)展趨勢，
工程爆破 2020年2期2020-05-30
- 貫入度與刀間距對TBM滾刀破巖推力的影響
面形狀對TBM 破巖能力起著重要的因素[2]。在國內(nèi)隧道掘進機推力、刀盤扭矩等關(guān)鍵參數(shù)研究中，滾刀破巖機理的試驗研究可提高滾刀到地層適應(yīng)性設(shè)計，對推進規(guī)范國內(nèi)隧道掘進機的應(yīng)用有著重大意義。早些年國內(nèi)外許多學者和科技人員對刀具破巖機理進行了理論探討和實驗研究，美國科羅拉多礦業(yè)學院關(guān)于滾刀受力預測公式的推導[3]。20世紀70 年代，在室內(nèi)滾刀破巖試驗代中，獲得的試驗數(shù)據(jù)直接應(yīng)用于施工工程和確定TBM 設(shè)計參數(shù)[4]。GERTSCH 和JAMAL ROSTAM
建筑機械化 2020年3期2020-05-19
- 不同刃型組合的TBM滾刀破巖數(shù)值模擬研究
種。這2種滾刀的破巖效果和耐磨程度有所差別：V型滾刀的破巖效率非常高，這是因為其刃端與巖石的接觸區(qū)域很小，從而可以產(chǎn)生很大的壓縮應(yīng)力，然而由于V型滾刀刃端金屬材料少，隨著刀刃的快速磨損和刃寬增大，其破巖效率急劇下降；與之相比，CCS型滾刀由于刃寬不隨磨損發(fā)生明顯變化，其破巖效率一直保持在較高水平且較為穩(wěn)定。因此，最初廣泛應(yīng)用于TBM的V型滾刀已逐步被CCS型滾刀所取代。然而，工程實踐表明，對于某些極端高硬巖地層，將部分CCS型滾刀替換成V型滾刀，可有效地提
筑路機械與施工機械化 2020年12期2020-04-20
- 振動沖擊下PDC切削齒在層理巖層的破巖仿真分析
振動沖擊作用下的破巖特點。為了提高層理巖層的破巖效率，對于PDC切削齒的破巖機理的研究不容忽視。國內(nèi)外學者對于PDC切削齒的破巖機理進行了大量的研究。祝效華[6]基于有限元方法分析了單齒旋沖作用下巖石的裂紋擴展、巖屑形成以及破巖比功等問題。王家駿[7]等使用可以加載鉆壓的試驗設(shè)備，在不同鉆壓、切削面積、切削速度和切削齒后傾角條件下對不同性質(zhì)的巖石進行鉆進試驗，建立新的PDC切削齒與巖石相互作用模型。馬清明[8]等研究了PDC切削齒的負前角、切削深度等對PD
中國錳業(yè) 2020年1期2020-03-27
- 斷續(xù)節(jié)理巖體的TBM滾刀破巖機理研究
因素對TBM滾刀破巖的影響進行了大量的實驗和數(shù)值模擬研究。Gong等[1]和Bejari等[2]采用離散元法對節(jié)理發(fā)育程度和特征對TBM滾刀破巖過程和破巖效率的影響進行了研究；鄒飛等[3]、譚青等[4]、張銀霞等[5]針對不同節(jié)理特征條件對隧道掘進破巖特征的影響進行試驗和數(shù)值模擬研究。在研究節(jié)理特征對TBM破巖影響的過程中，連續(xù)節(jié)理的間距和傾角是熱點，極少針對斷續(xù)節(jié)理的幾何特征對TBM破巖的影響進行研究。近兩年，Li等[6]采用巖體相似材料，通過室內(nèi)實驗研
鄭州大學學報（工學版） 2020年1期2020-02-25
- 射流速度對水射流破巖影響效果數(shù)值試驗研究
其中，高壓水射流破巖技術(shù)是應(yīng)用比較廣泛的一種技術(shù)。砂巖是自然界常見的巖石，在我們?nèi)粘Ｉ钪杏猛臼謴V泛，特別對石油工業(yè)有重要的意義。世界上，60%以上的油氣存儲在砂巖中，是石油地質(zhì)學家廣泛關(guān)注的對象。對于水射流破巖的研究，已經(jīng)開展了大量的理論推導和物理試驗，也取得了一定的成果，但是由于其破巖影響因素眾多以及破巖機理復雜，目前仍有許多問題需要進一步研究[1-4]。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，以及計算機水平的不斷提高，應(yīng)用數(shù)值模擬方法開展研究成為一種重要的研究手段[5
水利與建筑工程學報 2019年5期2019-11-04
- 城市地鐵施工二氧化碳致裂振動效應(yīng)測試與分析
挖期間，二氧化碳破巖技術(shù)作為一種新興非破巖技術(shù)所產(chǎn)生的地震波對周邊既有建筑、車站邊墻和車站既有結(jié)構(gòu)的安全是否構(gòu)成威脅以及其影響程度都需要試驗進行測試。通過試驗達到以下目的：通過二氧化碳破巖現(xiàn)場試驗，對巖石破裂效果，石塊大小和飛石等進行評估分析，為后續(xù)本方法的可行性及其施工控制參數(shù)提供可靠依據(jù)；通過二氧化碳破巖地震效應(yīng)試驗，測試二氧化碳破巖過程產(chǎn)生的振動，以探究在開挖過程中對周邊鄰近構(gòu)筑物和居民的影響是否在安全范圍內(nèi)；通過二氧化碳破巖現(xiàn)場試驗，評估施工效率，
四川建筑 2019年3期2019-07-19
- 不同巖性下TBM滾刀破巖過程離散元分析
問題。為了使?jié)L刀破巖過程在災害最小和效率最高下進行，常常需要根據(jù)不同的地質(zhì)條件不斷調(diào)整滾刀斷面參數(shù)及運行參數(shù)，而要實現(xiàn)這一過程，對于復雜巖層即不同巖性下滾刀破巖機理的研究就變得尤為重要。Evans等[1]提出了盤形滾刀與巖石的相互作用理論。Nishimatsu[2]初步分析了滾刀破巖產(chǎn)生碎塊的過程。Yang等[3]采用一點二角度模型推導出三維復合巖層破巖理論解，系統(tǒng)地分析了貫入深度、滾刀轉(zhuǎn)速、巖層各向異性及上軟下硬復合巖層傾斜度對破巖過程中滾刀法向力、破碎
水資源與水工程學報 2019年2期2019-05-17
- 超臨界二氧化碳粒子射流破巖性能分析
等[1-3]通過破巖實驗發(fā)現(xiàn)超臨界二氧化碳射流相對于高壓水射流的破巖范圍更大,效果也更好。路易斯安娜州立大學建立了井筒內(nèi)超臨界二氧化碳流體物性模型,可分析井筒內(nèi)流體物性分布特點[4-5]。沈忠厚等[6]開展了超臨界二氧化碳鉆井可行性研究,王在明等[7]建立了超臨界二氧化碳鉆井液循環(huán)模擬實驗裝置,研究超臨界二氧化碳的傳熱傳質(zhì)特性和二氧化碳水合物特性,王瑞和等[8]研制了超臨界二氧化碳鉆完井試驗系統(tǒng),分析超臨界二氧化碳射流破巖、攜巖、地層壓裂和儲層驅(qū)替效果[9
中國石油大學學報（自然科學版） 2019年2期2019-05-14
- 不同動靜載荷組合作用下盤形滾刀破巖機制
合作用下盤形滾刀破巖機制張桂菊1, 2，譚青1, 3，勞同炳1(1. 中南大學 機電工程學院，湖南 長沙，410083；2. 邵陽學院 機械與能源工程學院，湖南 邵陽，422004；3. 中南大學 高性能復雜制造國家重點實驗室，湖南 長沙，410083)為了研究TBM盤形滾刀在不同動靜載荷組合作用下切削花崗巖過程中的切削特性，在動靜載荷組合作用下對盤形滾刀進行受力分析，采用顆粒離散元法建立巖石破碎全過程的二維數(shù)值模型，研究破巖過程巖石內(nèi)部的裂紋擴展情況、內(nèi)
中南大學學報（自然科學版） 2019年3期2019-04-15
- “穿山甲”舞“水刀” 我國首臺高壓水力耦合破巖TBM下線
首臺高壓水力耦合破巖TBM“龍巖號”在河南鄭州下線，通過將高壓水力射流噴嘴搭載到TBM(全斷面硬巖隧道掘進機)刀盤上，實現(xiàn)了“水刀”和滾刀的“雙刀”共同破巖，顯著提升破巖效率，實現(xiàn)高效掘進。TBM是目前隧道掘進工程的關(guān)鍵設(shè)備，有“穿山甲”之稱。此次下線的高壓水力耦合破巖TBM，在傳統(tǒng)TBM設(shè)備上搭載了高壓水系統(tǒng)，給“穿山甲”配上了“水刀”，利用高壓水力濺射和滾刀耦合破巖。傳統(tǒng)的TBM設(shè)備利用滾刀進行破巖，通過法向推力使巖石出現(xiàn)壓力和張裂后再磨碎，可一旦遇到
隧道建設(shè)(中英文) 2019年6期2019-02-14
- 全尺度TBM滾刀線性切削花崗巖試驗研究
現(xiàn)有TBM的主要破巖刀具，其破碎巖石的過程是TBM掘進施工的關(guān)鍵，直接影響著掘進速度和成本。滾刀的基本破巖過程為： 刀盤運動帶動滾刀刃滾壓掌子面，刀刃下形成高壓密實核并驅(qū)動側(cè)向裂紋貫通成碴。滾刀破巖過程受到刀間距、刀具直徑、刀具刃寬、貫入度、巖石巖體力學參數(shù)等的綜合影響。針對這些參數(shù)的影響，國內(nèi)外學者進行了大量的試驗研究。目前，主要采用全尺度線切割試驗臺(LCM)的方法開展室內(nèi)滾刀破巖試驗。Rostami[3-4]使用LCM試驗臺，研究了巖石強度、刀間距、
隧道建設(shè)(中英文) 2018年12期2019-01-11
- 深部巖石高效破碎方法研究
開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，破巖技術(shù)是鉆井工程的核心內(nèi)容，提高鉆井破巖效率能夠經(jīng)濟高效地開發(fā)油氣藏。隨著我國中淺層油氣勘探儲量增長越來越緩慢，未來勘探開發(fā)的重點將會轉(zhuǎn)向深層油氣資源。而在深井、超深井開發(fā)過程中由于地層致密、硬度高且研磨性強，傳統(tǒng)機械鉆井方式鉆速低、鉆頭壽命短、鉆井周期長、成本高，因此研究高效破碎硬巖的方法具有重要意義。隨著現(xiàn)代科學技術(shù)發(fā)展，近40年來國內(nèi)外積極研究新型破巖方法以期提高破巖效率,當前一些主要的高效破巖方法包括：激光破巖、等離子體破巖、微波
西部探礦工程 2018年9期2018-09-11
- 液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)述評研究
)液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)，屬于物理爆破，是在高壓空氣炮的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，其設(shè)備為CO2致裂器，英國Cardox公司于1914年開始研制，稱Cardox tube System。最初主要用于低透氣高瓦斯煤層的致裂、增透和開采，以代替炸藥，降低煤塵和減小瓦斯爆炸的風險[1?2]。20世紀80年代后，該技術(shù)逐步推廣，英、法、美、俄等工業(yè)發(fā)達國家廣泛應(yīng)用于鋼鐵、水泥、電力等行業(yè)，進行結(jié)塊清除、管道清堵、料倉破拱、破冰等[3?4]，目前，該技術(shù)正運用至巖體破裂、混凝
鐵道科學與工程學報 2018年6期2018-06-20
- 基于ABAQUS的鑿巖機鉆頭破巖數(shù)值模擬分析
壓鑿巖機作為鉆孔破巖的主要工作設(shè)備，因其能量利用率高，破巖速度快等優(yōu)點，在鉆孔作業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛[1]。伴隨著鉆孔破巖工程量需求的不斷加大，對于鉆機在更大鉆孔深度、更高巖體硬度和深埋巖層的破巖要求也越來越高。近年來，針對鉆孔破巖研究，李俊偉等[2]研究了液壓鑿巖機鉆頭與巖體的單次旋轉(zhuǎn)沖擊破巖有限元仿真模擬，分析了不同初始沖擊能和不同回轉(zhuǎn)速度下鉆進深度和鑿巖反力的影響。李瑋等[3]基于振動學理論，在考慮巖石重力的情況下，建立鉆頭沖擊載荷下巖石振動響應(yīng)的數(shù)
振動與沖擊 2018年1期2018-02-27
- 靜載與沖擊加載方式下滾刀破巖特性
擊加載方式下滾刀破巖特性譚青1, 2，勞同炳1, 2，張桂菊1, 2, 3，張旭輝1, 2，易亮1, 2，徐順生4(1. 中南大學 高性能復雜制造國家重點實驗室，湖南 長沙，410083；2. 中南大學 機電工程學院，湖南長沙，410083；3. 邵陽學院機械與能源工程學院，湖南 邵陽，422004；4. 湘潭大學 機械工程學院，湖南 湘潭，411105)為了研究在單一恒定靜載荷和沖擊動載荷這2種情況下盤形滾刀破巖機制，使用顆粒離散元法建立滾刀破巖的二維數(shù)
中南大學學報（自然科學版） 2018年1期2018-02-03
- 液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)在地鐵基坑開挖中的應(yīng)用
?液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)在地鐵基坑開挖中的應(yīng)用李啟月，劉小雄，吳正宇，謝曉鋒(中南大學 資源與安全工程學院，湖南 長沙 410083)針對硬巖地質(zhì)的地鐵基坑開挖工程，傳統(tǒng)的炸藥破巖技術(shù)存在著炸藥審批困難、儲存運輸風險高和爆破能量難以控制等問題。為解決上述問題，以長沙某地鐵基坑開挖工程為背景，運用液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)替代傳統(tǒng)炸藥爆破進行破巖開挖，并對其破巖效果和安全性進行分析與監(jiān)測。研究結(jié)果表明：液態(tài)CO2相變破巖技術(shù)在破巖效果上能替代傳統(tǒng)炸藥爆破的方式，
鐵道科學與工程學報 2018年1期2018-01-31
- 節(jié)理傾角和間距對TBM雙刃盤形滾刀破巖效率的影響
BM雙刃盤形滾刀破巖效率的影響曹平1，林奇斌1，李凱輝1, 2，韓東亞1, 2(1. 中南大學資源與安全工程學院，湖南長沙，410083；2. 香港理工大學土木與環(huán)境工程系，中國香港，999077)通過實驗研究不同節(jié)理傾角和間距對TBM雙刃滾刀破巖的影響效果。實驗采用預制節(jié)理水泥砂漿試件模擬節(jié)理巖體，節(jié)理面與侵入力方向夾角分別為0°，30°，60°和90°，節(jié)理面間距分別為20，30，40和50 mm，采集整個加載過程中滾刀的侵入深度和侵入力，并采用相機進
中南大學學報（自然科學版） 2017年5期2017-06-15
- 基于SPH方法粒子射流破巖數(shù)值模擬與實驗研究*
PH方法粒子射流破巖數(shù)值模擬與實驗研究*趙 健1,2，張貴才1,2，徐依吉1，周 毅1，王瑞英1，邢雪陽1，李建波3(1.中國石油大學(華東)石油工程學院,山東 青島 266580；2.中國石油大學(華東)科學技術(shù)研究院，山東 東營 257061；3.中海油能源發(fā)展股份有限公司安全環(huán)保分公司，天津 300450)鉆井液中加入體積分數(shù)為1%～3%的鋼質(zhì)粒子在鉆頭噴嘴處高速噴出沖擊巖石，實現(xiàn)了粒子射流沖擊和鉆頭機械聯(lián)合破巖，有效提高了破巖效率。利用瞬態(tài)非線性動
爆炸與沖擊 2017年3期2017-06-07
- 粒子沖擊破巖深度的理論模型研究與室內(nèi)試驗
井完井?粒子沖擊破巖深度的理論模型研究與室內(nèi)試驗王方祥， 王瑞和， 周衛(wèi)東， 李羅鵬(中國石油大學(華東)石油工程學院，山東青島 266580)為了準確分析粒子沖擊鉆井過程中粒子對巖石的沖擊作用機理，指導施工參數(shù)的優(yōu)選，需要對粒子沖擊破巖的深度進行理論計算。基于動態(tài)球形空腔膨脹理論，推導了粒子沖擊破巖過程中粒子所受阻力與初始入射速度的關(guān)系，結(jié)合粒子運動微分方程建立了粒子沖擊破巖深度的計算模型，并給出定解條件和求解方法。根據(jù)計算實例，對粒子沖擊破巖深度與粒子
石油鉆探技術(shù) 2016年6期2017-01-19
- CO2液-氣相變膨脹破巖技術(shù)
2液-氣相變膨脹破巖技術(shù)夏 軍，李必紅，陳丁丁(國防科學技術(shù)大學指揮軍官基礎(chǔ)教育學院，湖南長沙 410072)CO2液-氣相變膨脹破巖技術(shù)具有鮮明的特點，受到采礦及爆破領(lǐng)域的青睞。當前，該技術(shù)的應(yīng)用已由煤礦拓展至露天非煤礦山。主要介紹了CO2液-氣相變膨脹破巖技術(shù)歷史沿革、破巖裝置、破巖機理、破巖能力等，以供參考。CO2；液-氣相變；膨脹破巖；破巖裝置0 引 言美國的AIRDOX公司最早于1938年開始研究高壓氣體爆破，到1950～1960年代，世界上 一
采礦技術(shù) 2016年6期2016-12-13
- 排齒間距對鑲齒滾刀破巖效果影響試驗研究?
齒間距對鑲齒滾刀破巖效果影響試驗研究?邵方源1，2，3劉志強1，2，3（1.天地科技建井研究院，北京市朝陽區(qū)，100013；2.北京中煤礦山工程有限公司，北京市朝陽區(qū)，100013；3.煤礦深井建設(shè)技術(shù)國家工程實驗室，北京市朝陽區(qū)，100013）鑲齒滾刀的破巖效率是影響反井鉆機鉆進速度的關(guān)鍵因素，對反井鉆機在堅硬巖石中的破巖過程進行了研究，介紹了鑲齒滾刀的破巖機理，闡述了鑲齒滾刀的試驗設(shè)計及過程，最后對試驗現(xiàn)象進行了分析。通過對破巖數(shù)據(jù)的整理和分析，得出了
中國煤炭 2016年7期2016-08-10
- 超臨界CO2直旋混合射流破巖特性的實驗研究*
O2直旋混合射流破巖特性的實驗研究*田守嶒1，張啟龍2，李根生1，賀振國1，劉 晗1，劉欣然1(1.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室，北京 100083;2.中海石油(中國)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300425)超臨界二氧化碳(CO2)射流破巖既能降低巖石門限壓力又能有效保護儲層，直旋混合射流兼具直射流和旋轉(zhuǎn)射流特點可提高破巖效率，基于此提出了超臨界CO2直旋混合射流的破巖方法。為了揭示超臨界CO2直旋混合射流破巖特性，設(shè)計加工出葉
爆炸與沖擊 2016年2期2016-04-20
- 盾構(gòu)刀具布置對滾刀破巖效能影響
主要依靠滾刀擠壓破巖，在滾刀破巖的同時，巖石也會對滾刀造成磨蝕。因此，刀具磨損是硬巖地層中影響盾構(gòu)掘進的最為重要因素之一。滾刀在硬巖地層中破巖效能的研究越來越多，從國內(nèi)外知名盾構(gòu)專家學者對硬巖地層滾刀磨損研究成果來看，無論從學術(shù)理論還是現(xiàn)場應(yīng)用基本都是針對巖石物理特性對刀具磨損特性進行的研究分析，即使有部分專家對刀盤布置進行了研究，但是主要側(cè)于破巖效率，在破巖效能方面仍然缺乏量化指標（破巖效率是指刀具破速度，破巖效能是指刀具破巖量與磨損量比值）?，F(xiàn)場刀具磨
建筑機械化 2015年10期2015-12-04
- 盾構(gòu)盤形滾刀不同刀間距下破巖仿真研究
滾刀不同刀間距下破巖仿真研究章 衛(wèi)/ZHANG Wei （中鐵十六局集團北京軌道交通工程建設(shè)有限公司，北京 101100）[摘 要]在考慮滾刀實際幾何形狀、滾刀與巖石的非線性材料特性基礎(chǔ)上，建立了盾構(gòu)機滾刀擠壓破巖有限元三維模型,求解中對模型的特性參數(shù)、邊界條件及時間步長等進行設(shè)置，以適用盾構(gòu)機滾刀與巖石相互作用過程中的動態(tài)仿真或瞬態(tài)破巖，并對仿真結(jié)果進行對比分析。并得到雙刃滾刀在破巖相互作用中刀具受力和巖石破碎規(guī)律，為以后盾構(gòu)刀具在刀盤上優(yōu)化配置提供了參
建筑機械化 2015年2期2015-08-01
- 沖擊旋轉(zhuǎn)破巖過程分析
常關(guān)鍵。沖擊旋轉(zhuǎn)破巖是在鉆頭對巖石產(chǎn)生靜壓力的同時，對巖石增加一個沖擊力，從而提高鉆頭的破巖效率。文章通過調(diào)研分析，研究了沖擊旋轉(zhuǎn)破巖的過程，通過研究對于提高石油鉆井鉆頭破巖效率，提升鉆井速度，降低鉆井成本提升效益具有積極的作用。關(guān)鍵詞：沖擊；旋轉(zhuǎn)；破巖；效率；沖擊力中圖分類號：TE242.9 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）14-0172-01在當前低油價的大環(huán)境下，如何不斷地提高石油鉆井的效益，降低鉆井成本，是石油鉆井必須要考慮
企業(yè)技術(shù)開發(fā)·中旬刊 2015年5期2015-05-30
- 一脈沖空化多孔噴嘴破巖效果試驗研究
脈沖空化多孔噴嘴破巖效果試驗研究馬東軍1, 李根生2, 金 磊3, 黃中偉2, 牛繼磊2, 宋先知2(1.中國石化石油工程技術(shù)研究院,北京 100101; 2.中國石油大學油氣資源與探測國家重點實驗室,北京 102249;3.中國石化石油工程技術(shù)研究院德州大陸架石油工程技術(shù)有限公司,山東德州 253005)射流噴嘴是徑向水平井技術(shù)中的關(guān)鍵部件,其破巖能力直接影響水平井眼的延伸能力和鉆進速度。在多孔噴嘴的基礎(chǔ)上,設(shè)計脈沖空化多孔噴嘴,分析其脈沖空化射流的調(diào)制
中國石油大學學報（自然科學版） 2015年1期2015-03-24
- 巖石溫度對盤形滾刀掘進參數(shù)破巖特性的影響*
盤形滾刀掘進參數(shù)破巖特性的影響*張桂菊1，2 ?,譚 青1,夏毅敏1，3,李建芳1,勞同炳1，張晉浩1(1.中南大學 機電工程學院，湖南 長沙 410083；2. 邵陽學院 機械與能源工程系，湖南 邵陽 422004；3. 高性能復雜制造國家重點實驗室，湖南 長沙 410083)為了研究在巖石溫度變化條件下盤形滾刀掘進參數(shù)對破巖特性的影響，以顆粒流理論為平臺，從細觀角度上建立了基于巖石溫度變化的盤形滾刀熱力學破巖數(shù)學模型，模擬了不同工況下巖石裂紋生成、擴展
湖南大學學報（自然科學版） 2015年4期2015-03-09
- 高頻微幅沖擊振動作用下巖石破碎行為計算方法
此基礎(chǔ)上建立求解破巖體積、破巖比功、巖石裂紋長度的計算方法，并分析沖擊頻率、幅值對巖石破巖效率的影響。通過對比試驗與算例結(jié)果，驗證了計算方法的可靠性。結(jié)果表明：當沖擊頻率增加到2 000 Hz時，沖擊時間的周期將減小到0.001 s，沖擊力將會增加到12 900 N，鉆頭吃入巖石的深度以及沖擊末速度也對應(yīng)增加；并且高沖擊頻率、低幅值能夠增加破巖體積、減小破巖比功、增加巖石裂紋長度。研究結(jié)論對于提高破巖效率，進行高頻微幅沖擊振動破巖的技術(shù)研究與工具研制具有參
吉林大學學報（地球科學版） 2015年6期2015-03-06
- 油氣鉆井組合式破巖技術(shù)研究
430070)破巖技術(shù)是礦業(yè)、土木、交通和軍事等行業(yè)工程領(lǐng)域的核心技術(shù)，其中對鉆井破巖技術(shù)的研究一直圍繞 “優(yōu)、快、省”和“健康、安全、環(huán)境”展開。20世紀80年代以來，針對常規(guī)機械破巖方式存在機械磨損嚴重、提高破巖效率能力有限的缺點，在完善機械破巖方法的同時，探索了一些破巖新方法[1]，包括激光破巖、等離子通道鉆井破巖和電熱熔破巖等熱能破巖方法及綜合破巖方法。筆者重點研究了機械能組合破巖、摩擦熱-機械破巖、微波-機械破巖、激光-氣體機械破巖等組合破巖方
石油鉆探技術(shù) 2014年6期2014-09-05
- 調(diào)制式脈沖粒子鉆井技術(shù)研究
需要開展新型高效破巖鉆井方法的研究，粒子射流破巖方法改變了傳統(tǒng)石油鉆井破巖的方法，通過在鉆井液中加入一定比例的鋼珠，鋼珠在鉆井液的攜帶下，經(jīng)過井下鉆桿，經(jīng)過粒子鉆井鉆頭，從耐磨噴嘴噴出，噴出的鋼珠在鉆井液的攜帶下，沖擊破碎井下巖石，這種鉆井破巖的方法改變了傳統(tǒng)的破巖方式，提高了能量的利用率，應(yīng)用前景廣闊，文章研究了一種新型的粒子射流破巖鉆井方法，通過在井底直接吸入環(huán)空中的粒子，進入到鉆鋌內(nèi)部，經(jīng)過鉆鋌從鉆頭噴嘴噴出，提高了鉆井液能量利用率，輔助了鉆頭機械破
化工管理 2013年12期2013-08-15
- 激光輔助破巖試驗研究
驗室做了大量激光破巖的試驗［1］，包括早期的化學氧化碘激光器 （coil）激光試驗、釔鋁石榴石晶體脈沖式激光器試驗、多束激光試驗等研究。2010年，日本用二氧化碳脈沖激光器 （最大輸出功率5kW）分別在凈水和膨潤土質(zhì)量分數(shù)為4%的膨潤土溶液淹沒條件下對花崗巖進行了破巖試驗［2，3］。國內(nèi)江漢石油學院的易先中進行了激光破巖機理與射孔技術(shù)以及激光破巖的排屑機理與溫度場特性研究方面的研究［4］。1 試驗介紹該試驗將激光照射在花崗巖和致密砂巖上，根據(jù)巖石的變化來確
石油天然氣學報 2013年4期2013-05-13
- 高效破巖前沿鉆井技術(shù)綜述
83）） ①高效破巖前沿鉆井技術(shù)綜述閆 鐵1，杜婕妤1，李 瑋1，畢雪亮1，姚尚林2（1.東北石油大學石油工程學院，黑龍江大慶163318；2.中國地質(zhì)大學（北京）能源學院，北京100083））①高效破巖技術(shù)是鉆井工程中的基礎(chǔ)技術(shù)，是提高破巖效率、減少鉆進時間和降低鉆井成本的重要因素之一。著重介紹當前一些主要的高效破巖鉆井技術(shù)，如高壓水射流破巖技術(shù)、旋沖鉆井破巖技術(shù)、粒子沖擊破巖技術(shù)、激光鉆井破巖技術(shù)、電子束破巖技術(shù)等，并綜述了各種高效破巖技術(shù)的原理、特點
石油礦場機械 2012年1期2012-04-14
- 巖石破碎方法的研究現(xiàn)狀及展望
要有爆破法和機械破巖法［1-2］，這兩類方法應(yīng)用最廣，而其他破巖方法只是作為破巖的一種輔助手段。建立在機械鉆孔、往孔內(nèi)裝入待爆炸藥的常規(guī)爆破破巖方式以綜合效率高在較長時期內(nèi)占據(jù)著相當重要的地位，但該方法存在對原巖的擾動性大，易造成周邊巖石破壞，存在支護困難，破碎巖石塊度不均勻，它必須依靠鉆孔、裝藥和爆破等多種工序操作，而且裝藥和爆破過程實現(xiàn)機械化和自動化難度較大。為了克服常規(guī)爆破破巖的缺點，機械破巖得到了快速發(fā)展，在采礦、選礦、石材加工、隧道掘進、石油鉆進
中國鎢業(yè) 2011年1期2011-08-15