热熔套管护壁技术电热元件的材料及发热性能仿真研究
本文选题:热熔套管 + 热传递 ; 参考:《中国地质大学(北京)》2016年硕士论文
【摘要】:随着深部找矿工作的增加和科学深钻的发展,对护壁堵漏技术要求越来越高。传统护壁方法已经表现出越来越明显的局限性,热熔护壁技术是通过电热元件产生的热能,将低熔点的热熔凝胶材料融化,经过成型短节挤压作用使其粘附在孔壁周围,待到温度冷却,热熔材料形成致密的保护层,从而起到保护孔壁稳定性的作用。文中基于热熔套管护壁技术,对热熔头中发热元件材料优缺点分析,选择较优的电热材料;通过ANSYS软件进行仿真模拟,对发热元件不同结构选型的发热效率进行对比分析。研究表明,在所分析的发热元件的结构选型中,栅状结构和螺旋状结构的发热元件的发热效率更高,所用电流值更低,可根据实际情况对温度需求的不同选用。高强石墨发热材料具有较低的电阻率,但是通过改变结构形式,可以较大改善发热效率。栅状结构发热效率的数值模拟结果与实验结果相吻合。理论分析与数值模拟结果均显示出发热元件至孔壁周围土体中的温度随着离发热元件径向距离的增加而降低,并且到达一定距离时,土体中的温度趋于稳定。
[Abstract]:With the increase of deep prospecting and the development of deep drilling, the technology of wall protection and leakage plugging is becoming more and more important. The traditional wall protection method has shown more and more obvious limitation. The hot melt wall protection technology is to melt the hot melt gel material with low melting point through the heat energy produced by the electric heating element, and make it adhere to the hole wall by forming the short section extrusion action. When the temperature is cooled, the hot-melt material forms a dense protective layer, which plays the role of protecting the stability of the hole wall. Based on the wall protection technology of hot melt casing, the advantages and disadvantages of heating element materials in hot melt head are analyzed, and the better electrothermal materials are selected, and the heating efficiency of different structure selection of heating element is compared and analyzed by ANSYS software. The results show that, in the structure selection of the analyzed heating elements, the heating efficiency and the current value of the grid structure and the spiral structure are higher and the current value is lower, which can be selected according to the actual situation. The high strength graphite heating material has low resistivity, but the heating efficiency can be greatly improved by changing the structure form. The numerical simulation results of the thermal efficiency of the gate structure are in good agreement with the experimental results. Both theoretical analysis and numerical simulation results show that the temperature in the soil around the hole wall decreases with the increase of radial distance from the heating element, and the temperature in the soil tends to be stable when a certain distance is reached.
【学位授予单位】:中国地质大学(北京)
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2016
【分类号】:P634.8
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,本文编号:1976736
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