粒子沖擊高效破碎巖石理論與技術(shù)

1 緒論
1．1 研究背景
1．2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
1．2．1 粒子沖擊鉆井破巖研究現(xiàn)狀
1．2．2 巖石破裂裂紋擴(kuò)展機(jī)制研究現(xiàn)狀
1．2．3 粒子沖擊鉆井鉆頭發(fā)展概述
1．3 技術(shù)發(fā)展目標(biāo)與關(guān)鍵內(nèi)容
1．3．1 技術(shù)發(fā)展目標(biāo)
1．3．2 關(guān)鍵內(nèi)容
2 粒子沖擊巖石破裂理論模型
2．1 射流侵徹巖石理論模型
2．1．1 定常侵徹理論
2．1．2 變速射流侵徹理論
2．1．3 考慮靶板強(qiáng)度的準(zhǔn)定常侵徹理論
2．1．4 可壓縮侵徹理論
2．1．5 鋼粒子磨料射流侵徹巖石過程分析
2．2 鋼粒子磨料射流壓縮波對巖石破裂的作用
2．2．1 鋼粒磨料射流沖擊頻率
2．2．2 壓縮波對巖石破裂損傷的作用
2．3 粒子沖擊巖石破裂裂紋擴(kuò)展理論模型
2．3．1 巖石裂紋基本形態(tài)
2．3．2 巖石裂紋應(yīng)力計(jì)算模型
2．3．3 巖石裂紋擴(kuò)展長度計(jì)算模型
2．3．4 含裂紋巖石的損傷演化模型
2．4 本章小結(jié)
3 粒子沖擊巖石破裂數(shù)值模擬研究
3．1 單粒子沖擊巖石損傷模擬
3．1．1 有限元分析
3．1．2 建立模型與數(shù)值分析
3．1．3 不同粒子參數(shù)對侵入巖石效果的模擬
3．2 鋼粒子磨料射流侵徹巖石破裂過程模擬
3．2．1 光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）算法
3．2．2 模型建立與模擬結(jié)果分析
3．2．3 不同磨料射流參數(shù)對巖石損傷模擬
3．3 沖擊荷載作用下巖石破裂裂紋擴(kuò)展數(shù)值模擬
3．3．1 建立模型與計(jì)算方法
3．3．2 內(nèi)部裂紋塑性區(qū)擴(kuò)展過程
3．3．3 內(nèi)部裂紋受力分析
3．3．4 內(nèi)部裂紋貫通模擬
3．3．5 巖石破裂損傷過程規(guī)律小結(jié)
3．4 本章小結(jié)
4 粒子沖擊巖石破裂機(jī)制與鉆頭水力參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)
4．1 粒子沖擊鉆井巖石破裂機(jī)制研究
4．1．1 鋼粒子磨料射流沖擊巖石破裂的CT掃描試驗(yàn)
4．1．2 粒子沖擊巖石破裂機(jī)制
4．1．3 粒子沖擊鉆井鉆頭設(shè)計(jì)原理
4．2 鋼粒子磨料射流沖擊破巖參數(shù)優(yōu)選的試驗(yàn)研究．．-
4．2．1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與準(zhǔn)備
4．2．2 不同射流壓力對巖石破碎的影響
4．2．3 不同粒子濃度對巖石破碎的影響
4．2．4 不同沖擊時(shí)間對巖石破碎的影響
4．2．5 不同噴距對巖石破碎的影響
4．2．6 不同噴嘴直徑對巖石破碎的影響
4．2．7 不同噴射角度對巖石破碎的影響
4．2．8 鋼粒子磨料射流與水射流破巖效果對比試驗(yàn)
4．2．9 鋼粒子磨料射流破巖試驗(yàn)結(jié)論
4．3 粒子沖擊鉆井鉆頭水力參數(shù)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)
4．3．1 牙輪鉆頭水力優(yōu)化設(shè)計(jì)
4．3．2 PDC鉆頭水力優(yōu)化設(shè)計(jì)
4．4 本章小結(jié)
5 粒子沖擊鉆井系統(tǒng)研制與試驗(yàn)研究
5．1 粒子沖擊鉆井注入系統(tǒng)
5．1．1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5．1．2 機(jī)筒設(shè)計(jì)
5．1．3 旋葉設(shè)計(jì)
5．1．4 端部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
5．1．5 輸送機(jī)CAD設(shè)計(jì)
5．2 粒子沖擊鉆井回收系統(tǒng)
5．2．1 回收系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)
5．2．2 粒子旋轉(zhuǎn)儲(chǔ)罐設(shè)計(jì)
5．2．3 輸送帶的設(shè)計(jì)
5．2．4 射流混漿泵的設(shè)計(jì)
5．2．5 磁選機(jī)的設(shè)計(jì)
5．2．6 振動(dòng)篩的設(shè)計(jì)
5．2．7 泥漿罐與砂泵組的設(shè)計(jì)
5．3 粒子沖擊鉆井鉆頭設(shè)計(jì)與加工
5．3．1 8—1／2”牙輪鉆頭設(shè)計(jì)加工
5．3．28 —1／2”PDC鉆頭設(shè)計(jì)加工
5．4 高壓鋼粒輸送機(jī)輸送試驗(yàn)
5．4．1 試驗(yàn)裝置及方法
5．4．2 試驗(yàn)過程及結(jié)果分析
5．5 粒子回收系統(tǒng)回收試驗(yàn)
5．5．1 磁選機(jī)對純粒子的分離效率
5．5．2 磁選機(jī)、振動(dòng)篩對粒子與巖屑混合物的分離效率
5．5．3 旋轉(zhuǎn)能性試驗(yàn)
5．6 粒子沖擊鉆井鉆頭沖蝕磨損試驗(yàn)
5．6．1 試驗(yàn)內(nèi)容及目的
5．6．2 試驗(yàn)設(shè)備
5．6．3 試驗(yàn)方法步驟
5．6．4 試驗(yàn)結(jié)果及分析
5．7 粒子沖擊鉆井鉆頭現(xiàn)場先導(dǎo)試驗(yàn)
5．7．1 8—1／2”牙輪鉆頭現(xiàn)場先導(dǎo)試驗(yàn)
5．7．2 8—1／2”PDC鉆頭現(xiàn)場先導(dǎo)試驗(yàn)
5．8 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
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