冰层空气反循环钻进旋流式钻头设计及试验研究
发布时间：2021-08-05 22:23
极地地区气温低、远离人类污染,同其它气候代用指标相比具有信息量大且保真度好、时间分辨率高、时间尺度范围大、分布面积广等特点,是研究全球气候变化最为关键的地区之一。获得年代久远的冰芯,对于重建地球历史演化以及预测全球气候变迁具有重要意义。现有铠装电缆式电动机械钻具需要提钻取芯,劳动强度大、取芯辅助时间长,导致工作效率低、成本高,并且采用钻井液循环,对极地生态环境有一定的破坏,制约了极地钻探工程的快速发展。空气反循环连续取芯钻进技术因其具有不停钻连续取芯、钻进效率和取芯率高、对岩芯无污染等优点,在常规地质岩芯钻探领域得到了广泛的应用。如若将其应用到极地冰层钻探中,将大幅提高极地钻探钻进效率。钻头是空气反循环钻进的关键部件,其结构直接决定反循环效果。本文在借鉴地质钻探领域空气反循环钻头结构的基础上,针对冰层取芯钻进特点及对空气注入参数的要求,设计了一种新型的带有旋流器的冰钻反循环钻头,依靠旋流器处形成强力的螺旋流对钻头底部产生强大的负压,来提高冰钻钻头的反循环效果。为优化钻头旋流器结构参数,提高反循环效果,并分析冰芯对反循环效果的影响规律,本文设计了一套冰钻钻头反循环测试试验台,采取正交试验...
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空气反循环钻进示意图
第1章绪论3近内喷孔移动或冰芯高度超过孔底与内喷孔之间的距离时，冰芯会干扰内喷孔的气流，空气流动压力将大幅度增加，部分空气可能沿冰芯与钻头中心通道内壁之间的环空向下流动，不仅削弱了反循环的效果，而且影响了井底冰屑的清理。（1）井壁；（2）钻头体；（3）导流罩；（4）转动接头；（5）潜孔锤套管；（6）中心通道；（7）接头；（8）底喷孔；（9）内喷孔。图1.2导流罩式反循环钻头原理图图1.3内喷孔式反循环钻头原理图（1）井壁；（2）刀头；（3）钻头；（4）外管；（5）内管；（6）底喷孔；（7）内喷孔；（8）中心通道。图1.4在无冰芯和有冰芯条件下的钻头内部空气反循环原理图如何确保取芯状态下仍能形成可靠的强力反循环，是成功实施冰层空气反循环钻进技术的关键所在。本文在借鉴常规空气反循环钻头结构的基础上，开展
第1章绪论3近内喷孔移动或冰芯高度超过孔底与内喷孔之间的距离时，冰芯会干扰内喷孔的气流，空气流动压力将大幅度增加，部分空气可能沿冰芯与钻头中心通道内壁之间的环空向下流动，不仅削弱了反循环的效果，而且影响了井底冰屑的清理。（1）井壁；（2）钻头体；（3）导流罩；（4）转动接头；（5）潜孔锤套管；（6）中心通道；（7）接头；（8）底喷孔；（9）内喷孔。图1.2导流罩式反循环钻头原理图图1.3内喷孔式反循环钻头原理图（1）井壁；（2）刀头；（3）钻头；（4）外管；（5）内管；（6）底喷孔；（7）内喷孔；（8）中心通道。图1.4在无冰芯和有冰芯条件下的钻头内部空气反循环原理图如何确保取芯状态下仍能形成可靠的强力反循环，是成功实施冰层空气反循环钻进技术的关键所在。本文在借鉴常规空气反循环钻头结构的基础上，开展
【参考文献】：
期刊论文
[1]龙卷风研究进展及预警业务现状[J]. 黄大鹏,高歌,叶殿秀,肖潺. 科技导报. 2017(05)
[2]管内窄边扭旋元件诱导螺旋流的旋流强度分析[J]. 王宗勇,南超,陈科昊,王立鹏. 北京化工大学学报(自然科学版). 2016(05)
[3]钻井液类型对南极冰层取心钻进工作的影响[J]. 宋佳宇,徐会文,韩丽丽,刘宁,张楠,Pavel Talalay. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2015(09)
[4]矿山钻孔救援反循环钻头设计与流场模拟[J]. 赖小林,曹品鲁,王劲松,白元. 中国安全科学学报. 2014(12)
[5]极地深冰心钻探“暖冰”层钻进技术难点及对策[J]. 曹品鲁,陈宝义,刘春朋,杨成,Pavel Talalay. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2014(09)
[6]基于RecurDyn的极地冰下基岩取心钻具反扭装置的运动仿真及运动分析[J]. 于成凤,郑治川,Pavel Talalay,曹品鲁,范晓鹏,张云龙. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(12)
[7]极地冰层取心钻进超低温钻井液理论与试验研究[J]. 韩俊杰,韩丽丽,徐会文,于达慧,曹品鲁,Pavel·Tatalay. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(06)
[8]龙卷风风场特性的CFD数值模拟[J]. 徐枫,肖仪清,李波,欧进萍. 空气动力学学报. 2013(03)
[9]螺旋流发生装置的对比分析研究[J]. 王树立,饶永超,韩永嘉,魏鸣姣,周诗岽. 流体机械. 2013(02)
[10]低压旋流喷嘴流场特性的数值仿真分析[J]. 欧长劲,李燕,苏之晓,董星涛. 轻工机械. 2012(04)
博士论文
[1]快速钻孔用潜孔锤反循环钻头设计与试验研究[D]. 王劲松.吉林大学 2015
[2]潜孔锤反循环钻进孔底气固两相流场数值模拟及试验研究[D]. 黄勇.吉林大学 2013
[3]贯通式潜孔锤反循环钻进技术钻具优化及应用研究[D]. 博坤.吉林大学 2009
[4]气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术研究[D]. 刘建林.吉林大学 2009
[5]全孔反循环潜孔锤参数优化及其钻进工艺研究[D]. 王茂森.吉林大学 2007
硕士论文
[1]偏心环空中气液两相螺旋流的应用研究[D]. 金卓.东北石油大学 2013
[2]一种螺旋流发生器的数值试验研究[D]. 容琼.武汉理工大学 2007
本文编号：3324565
【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
空气反循环钻进示意图
第1章绪论3近内喷孔移动或冰芯高度超过孔底与内喷孔之间的距离时，冰芯会干扰内喷孔的气流，空气流动压力将大幅度增加，部分空气可能沿冰芯与钻头中心通道内壁之间的环空向下流动，不仅削弱了反循环的效果，而且影响了井底冰屑的清理。（1）井壁；（2）钻头体；（3）导流罩；（4）转动接头；（5）潜孔锤套管；（6）中心通道；（7）接头；（8）底喷孔；（9）内喷孔。图1.2导流罩式反循环钻头原理图图1.3内喷孔式反循环钻头原理图（1）井壁；（2）刀头；（3）钻头；（4）外管；（5）内管；（6）底喷孔；（7）内喷孔；（8）中心通道。图1.4在无冰芯和有冰芯条件下的钻头内部空气反循环原理图如何确保取芯状态下仍能形成可靠的强力反循环，是成功实施冰层空气反循环钻进技术的关键所在。本文在借鉴常规空气反循环钻头结构的基础上，开展
第1章绪论3近内喷孔移动或冰芯高度超过孔底与内喷孔之间的距离时，冰芯会干扰内喷孔的气流，空气流动压力将大幅度增加，部分空气可能沿冰芯与钻头中心通道内壁之间的环空向下流动，不仅削弱了反循环的效果，而且影响了井底冰屑的清理。（1）井壁；（2）钻头体；（3）导流罩；（4）转动接头；（5）潜孔锤套管；（6）中心通道；（7）接头；（8）底喷孔；（9）内喷孔。图1.2导流罩式反循环钻头原理图图1.3内喷孔式反循环钻头原理图（1）井壁；（2）刀头；（3）钻头；（4）外管；（5）内管；（6）底喷孔；（7）内喷孔；（8）中心通道。图1.4在无冰芯和有冰芯条件下的钻头内部空气反循环原理图如何确保取芯状态下仍能形成可靠的强力反循环，是成功实施冰层空气反循环钻进技术的关键所在。本文在借鉴常规空气反循环钻头结构的基础上，开展
【参考文献】：
期刊论文
[1]龙卷风研究进展及预警业务现状[J]. 黄大鹏,高歌,叶殿秀,肖潺. 科技导报. 2017(05)
[2]管内窄边扭旋元件诱导螺旋流的旋流强度分析[J]. 王宗勇,南超,陈科昊,王立鹏. 北京化工大学学报(自然科学版). 2016(05)
[3]钻井液类型对南极冰层取心钻进工作的影响[J]. 宋佳宇,徐会文,韩丽丽,刘宁,张楠,Pavel Talalay. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2015(09)
[4]矿山钻孔救援反循环钻头设计与流场模拟[J]. 赖小林,曹品鲁,王劲松,白元. 中国安全科学学报. 2014(12)
[5]极地深冰心钻探“暖冰”层钻进技术难点及对策[J]. 曹品鲁,陈宝义,刘春朋,杨成,Pavel Talalay. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2014(09)
[6]基于RecurDyn的极地冰下基岩取心钻具反扭装置的运动仿真及运动分析[J]. 于成凤,郑治川,Pavel Talalay,曹品鲁,范晓鹏,张云龙. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(12)
[7]极地冰层取心钻进超低温钻井液理论与试验研究[J]. 韩俊杰,韩丽丽,徐会文,于达慧,曹品鲁,Pavel·Tatalay. 探矿工程(岩土钻掘工程). 2013(06)
[8]龙卷风风场特性的CFD数值模拟[J]. 徐枫,肖仪清,李波,欧进萍. 空气动力学学报. 2013(03)
[9]螺旋流发生装置的对比分析研究[J]. 王树立,饶永超,韩永嘉,魏鸣姣,周诗岽. 流体机械. 2013(02)
[10]低压旋流喷嘴流场特性的数值仿真分析[J]. 欧长劲,李燕,苏之晓,董星涛. 轻工机械. 2012(04)
博士论文
[1]快速钻孔用潜孔锤反循环钻头设计与试验研究[D]. 王劲松.吉林大学 2015
[2]潜孔锤反循环钻进孔底气固两相流场数值模拟及试验研究[D]. 黄勇.吉林大学 2013
[3]贯通式潜孔锤反循环钻进技术钻具优化及应用研究[D]. 博坤.吉林大学 2009
[4]气体钻井用贯通式潜孔锤关键技术研究[D]. 刘建林.吉林大学 2009
[5]全孔反循环潜孔锤参数优化及其钻进工艺研究[D]. 王茂森.吉林大学 2007
硕士论文
[1]偏心环空中气液两相螺旋流的应用研究[D]. 金卓.东北石油大学 2013
[2]一种螺旋流发生器的数值试验研究[D]. 容琼.武汉理工大学 2007
本文编号：3324565
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