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冻结岩石的变形破坏特性是冻结法施工过程中的基础力学问题,在荷载作用下不同冻结温度岩石的力学特性和变形特征差异性较大,严重影响冻结壁的安全与稳定。因此,研究冻结岩石的损伤本构关系,对指导冻结法设计与施工具有重要意义。为分析荷载作用下冻结岩石变形破坏的全过程,采用Weibull分布描述岩石材料的非均质性,基于Drucker-Prager破坏准则,建立三轴应力状态下岩石损伤本构模型,结合冻结砂岩三轴压缩试验,重点分析本构关系中均质度系数m、平均强度F0与冻结温度和围压的变化关系,对损伤本构方程进行修正,并基于此模型研究冻结砂岩的损伤演化规律。结果表明:在相同围压下,随着冻结温度的降低,砂岩峰值强度显著增大,峰值应变减小,压密阶段逐渐减弱,弹性变形阶段斜率增加,岩石脆性破坏特征明显。在相同冻结温度下,均质度系数m和平均强度F0随围压升高无显著变化,而随着冻结温度的降低,m和F0分别呈现指数增长和线性增长,说明随着冻结温度的降低,砂岩冻结越充分,内部自由水冻结成冰占比及冰体强度增长幅度越大,尤其在0~–10℃内提升效果显著,冻结作用提高了砂岩的均质性和平均强度。基于不同冻结温度砂岩的力学特性和变形规律,对不同冻结温度砂岩的损伤本构方程进行了修正。依据修正本构模型研究发现,损伤演化曲线能够很好地反映冻结砂岩压缩试验的压密、线弹性、屈服变形及应变软化各阶段的变形特征,验证了模型的合理性。研究结果为低温环境下岩石力学特性研究及地下冻结工程设计施工提供有益的参考。 相似文献
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冲击钻进需要的给进压力不大,但是钻进速度很低。回转钻进可以达到很高的钻进速度,可是在坚硬岩石特别是在坚硬砂岩中,即使想达到较高的钻进速度亦需要很大的给进压力。采用冲击回转钻进在较小的给进压力下亦能达到很好的钻进速度;钻进泥质页岩时,当钻进速度超过一定限度,这种钻进方法所需的给进压力较回转钻进要大。所以,冲击回转钻进不适用于这种岩石。图1表示使用这三种方法钻进三种岩石时钻进速度与给进压力的关系曲线,这三种岩石是较软而富有摩擦性的达尔里-吉尔砂岩(英国),最坚硬的石炭纪平南特砂岩和柯尔奴艾尔花岗岩。图1上曲线 相似文献
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通过对高海拔地区永久冻土层的冻结因素和岩心钻探孔内复杂问题的技术分析,从钻孔结构和钻进方法的选择、低温耐寒聚合物冲洗液的选型和配制等方面探讨了在永冻地层钻探施工预防孔内冻结事故和由于孔壁岩石吸热融冻而发生坍塌、缩径、漏失事故等必须解决的关键问题。 相似文献
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《中国煤炭地质》2015,(5)
豫西地区岩层倾角大,岩石软硬互层较多,特别是金斗山砂岩、平顶山砂岩,可钻性级别高,裂隙发育,地层破碎,掉块、漏水,钻孔易斜,造成孔内事故增多甚至钻孔报废,钻探施工效率低。针对该区地层特点,采用SJ75绳索取心钻具进行钻探施工,首先,对其配套设备进行了改进,将4135G型柴油机皮带轮由Φ350 mm加大至Φ396mm,以提高立轴的转速;在立根箱里面垫上了一层厚30 mm左右的木板,木板上面又垫了一层厚15 mm的橡胶皮,以有效地保护丝扣。其次,在钻进过程中,先后对平底、齿形、复合片钻头进行试验。试验表明,齿形钻头是比较适合该地区绳索取心钻进的金刚石钻头。再次,结合绳索也取心对钻井液的要求,应用非分散低固相、无固相和堵漏低固相钻井液对不同地层进行钻进。各种措施的采取,很好地解决了钻进中遇到的问题,减少了孔内事故,提高了钻孔质量。 相似文献
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介绍了俄罗斯有关单位在上钻进冻结岩石的情况，其中包括冷却空气洗井钻进，泡沫洗井钻进，冲洗液洗井钻进的情况，提出了相应的建议。 相似文献
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在同一级岩石的钻进过程中,钻进速度是随着钻孔的延深而逐渐降低.其降低现象是当钻孔大约超过100公尺以上和岩石硬度达到7级以上时较为显著.现将我们在实际中测得的结果列于表1. 相似文献
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钻探工程施工中经常遇到各向异性岩石。钻进各向异性岩石时,不同方向上的岩石强度是不同的。在垂直地层方向上的岩石最容易钻进破碎,其他方向破碎阻力较大,因此岩石压挤核成椭圆形。轴载用于克服岩石的内摩擦阻力和克服来自岩石破碎时产生的反力。在岩石反力垂直分力的作用下,对钻头产生翻转力矩。在此翻转力矩的作用下,钻头偏斜,钻孔弯曲,直接影响钻进效率和钻孔质量。因此,要采取措施解决这个翻转力矩问题。俄罗斯博士Скоромных В. В.教授等对此进行多年研究,提出了宜用钻头设计的新思路。 相似文献
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液氮冻结条件下岩石孔隙结构损伤试验研究 总被引：2，自引：0，他引：2
液氮温度极低,约在-195.56-180.44℃之间,当与岩石接触时会对岩石孔隙结构产生损伤。根据这一特点,低温液氮有望作为压裂流体对储层进行压裂改造。为了研究液氮冻结对岩石孔隙结构损伤的影响,选取两种不同砂岩岩样,分别在不同初始含水饱和度条件下进行液氮冻结处理。对冻结前、后的岩样进行孔隙度以及核磁共振测试,得到岩样在冻结前、后的孔隙度、横向弛豫时间T2分布以及T2谱面积变化情况。试验结果表明:液氮冻结会对岩石的孔隙结构产生损伤,损伤程度受到岩性、孔隙度和岩石含水饱和度等因素影响;岩石含水饱和度越大,损伤就越严重,当岩石含水饱和度达到100%时,岩石表面产生了明显裂纹;岩石在液氮冻结下损伤形式主要是微孔隙的发育和扩展,微孔隙的增加会使岩石孔隙结构的连通性增强,甚至会产生新的大尺寸孔隙,从而对孔隙结构造成严重损伤。 相似文献
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常规旋挖钻机在钻进硬岩地层钻孔桩时存在进尺困难,钻头磨损大等问题。高压脉冲放电岩石破碎技术作为一种新型非机械式岩石破碎技术,在硬岩钻进领域具有广阔的应用前景。本文在分析高压脉冲放电破碎岩石机理的基础上,运用COMSOL Multiphusics软件,建立电-热-力多物理场耦合模型,开展花岗岩和砂岩在电压、电极间距、电解质等条件下的破碎规律仿真研究。结果表明,随着电压的增大,岩石产生的破碎区域呈线性增大;电极间距的增大导致岩石破碎区域减小;液体介质的电导率大小对放电结果的影响不大;选用多电极对放电可有效增加岩石的破碎面积。研究结果可为高压放电破碎岩石技术提供参考。 相似文献
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定向钻孔设计是解决孔斜问题,特别是在地质条件复杂、钻孔较深等情况下,保证钻到预定的位置,满足地质要求的一种方法。58年竹山队斜孔钻进钻孔上漂现象严重（如CK_1孔终孔位置与设计要求就相差60米）,经采用了定向钻进后,就基本上能钻到预定地点,满足地质要求。现将其进行定向钻孔设计的步骤和方法介绍如下：一、研究钻孔的弯曲规律性竹山队钻进的岩石是5—6级炭质绢云母片岩, 相似文献
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在钻探设计与施工中，岩石破碎度是选择钻井液类型，确定钻孔护壁方法的重要依据，也是确定钻孔结构、选择钻进方法、钻头类型和钻进参数的依据。岩石破碎度强烈的岩层容易发生坍塌，致使无法正常钻进，甚至造成孔内事故。因此，对岩石破碎度的研究是个至关重要的问题。当前，国内外对岩石破碎度的描述，仅有作岩石破碎、较破碎……那样定性描述，而尚无对岩石破碎度作数值上（0.1，0.2……0.9，1）定量描述。岩石破碎度的定量描述将对评价岩层稳定性，选择护孔方 相似文献
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结合东乘公麻金矿区地层特性和高原冻土环境实际,钻进过程中存在冻土地层融化、孔壁膨胀崩塌、钻孔越打越浅、岩心采取困难、钻孔冻结等技术难题。通过对钻探施工设备、施工工艺和施工管理进行研究和分析,重点研究了低温冲洗液性能对钻进过程的影响。通过正交试验对冲洗液配方在-5 ℃条件下对比,优选出抗低温、散热系数小、粘度适中、滤失量低的最佳配方,有效解决了高原冻土地层钻进技术难题。在CZK031和CZK4821两个钻孔进行现场应用,冲洗液对孔壁保护较好,未发生孔壁坍塌掉块和孔内冻结事故,取得了较好的施工效果。低温冲洗液配方的研究应用,对其他地区高原冻土地层施工具有参考意义。 相似文献
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液氮温度极低（?195.8℃）,当与储层岩石接触时,能够改变岩石物性并对岩石结构产生损伤致裂,因此,可用于储层压裂改造。为了研究液氮压裂时低温对岩石力学性能的影响,分别对不同含水状态（干燥与饱和）的不同类型（大理岩、砂岩和花岗岩）岩石进行液氮冻结处理,并对冻结前、后岩样进行抗拉及单轴抗压强度对比测试。结果表明,经液氮冻结后,岩石的单轴抗压强度、抗拉强度和弹性模量都降低;岩石在干燥状态下,液氮冻结对大理石强度的影响大于对红砂岩的影响;岩石饱和水状态下,液氮冻结对红砂岩强度的影响大于对大理岩的影响;饱和水状态岩石经液氮冻结后,其应力-轴应变曲线在弹性变形阶段出现一个拐点;对于同种类型岩石,饱和水状态能加剧液氮冻结并对岩石损伤,岩石强度影响显著;对3种岩样微观结构进行了电镜扫描（以大理岩为例进行分析）,发现经液氮冻结后在矿物颗粒之间生成了微裂隙。研究结果可为进一步研究液氮压裂机制提供试验依据。 相似文献
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(一)矿区岩层特征根据矿区岩石的性质以及钻进过程中的反应,矿区岩层大致可分两种类型: 1、破碎性岩石 (1)松散破碎岩层,即第四系残坡积层。主要岩石为砂质土、石英岩碎块,厚0—30米。结构松散,胶结性差,孔隙发育。钻进过程中遇水坍塌、超径、漏失严重。可钻性2—4级。 (2)硬、脆、碎岩层,即含矿层。多处在孔深150—300米间。主要岩石为石英砂岩、硅化石英砂岩,可钻性7—9级;间夹少量石英砂岩、细砂岩,可钻性5—6级。该层节理 相似文献