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岩石在钻头破岩工作时会产生振动,为了研究岩石特性对钻进过程中岩石振动的影响,提出一种基于振动的岩石特性识别方法。通过振动学理论和弹性力学知识建立岩石振动方程,利用数值模拟软件分析不同参数对岩石振动的影响。研究表明：冲击荷载下岩石产生振动,岩石特性对振动有紧密关系;岩石的密度、刚度和抗压强度对岩石的振动都有一定影响,其中岩石强度对振动的影响最为明显;岩石刚度越小,强度越小,在冲击荷载作用下,岩石振动越大。研究冲击钻进过程岩石的振动特性,对钻进参数设置以及岩性的识别有重要意义。 相似文献
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PDC钻头在软至中硬地层钻进时具有钻速高、使用寿命长、设计灵活等显著优点,在钻井领域中的需求量逐年增加。而超声波钻进作为一种新型碎岩技术,由于在钻进过程中具有穿透能力强、钻进效率高等优点而获得了广泛关注。以超声波振动辅助PDC钻头破岩有望取得良好的钻进效果。为此,基于线型Drucker-Prager模型,利用ABAQUS软件建立了超声波辅助PDC钻进振动切削岩石的二维有限元模型,分析了不同超声波振动频率下PDC钻进破岩比功和切削力的变化规律,比较了超声波振动切削与常规切削岩屑形成过程的差异。研究结果表明,当激励频率从20 kHz至40 kHz增长的过程中,破岩比功与平均切削力都呈现先减少后增加的变化趋势,即存在一个最优频率位于25~30 kHz间,使破岩比功最小,钻进效率最高;超声波辅助振动切削的破岩方式与常规切削的塑性破坏不同,主要以脆性破坏为主,其切屑形成过程共分为4个阶段,且切削力保持为零的阶段较常规切削更为明显;当激励频率接近岩石固有频率时,超声波振动切削的平均切削力较常规切削小20.5%,并更易产生大块岩屑,使岩石产生更多体积破碎,从而提高破岩效率。 相似文献
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针对煤矿井下穿层钻孔硬岩钻进效率低的难题,基于冲击回转钻进机理和Wassara高压液动冲击器主要特点,分析柱齿在冲击荷载下形成的破碎坑形态,并将其划分为崩解区、密实区、开裂区和弹性区。在此基础之上,对柱齿连续破岩的大间隔冲击和小间隔冲击2种情况进行过程分析,结合淮南潘三矿现场试验条件讨论高压液动冲击回转钻进工艺参数,优选高压液动冲击回转钻进配套钻机、冲击器、钻杆、钻头和清水泵,及主要技术参数。试验结果表明:当清水压力在15 MPa以上时,高压液动冲击回转钻进的平均机械钻速为24.67 m/h,与采用该技术之前的8.48 m/h机械钻速相比提高了约1.9倍;并采用回归分析拟合得到机械钻速与水压之间的线性关系,经过数理统计的F检验,F=8.82大于F0.05(1,7),验证了回归结果是显著的,机械钻速随水压的增大而线性增大。高压液动冲击回转钻进技术可有效提高煤矿井下硬岩层钻进效率,保障煤矿安全高效生产。 相似文献
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The aim of this study is to numerically model the fracture system at percussive drilling. Because of the complex behavior of rock materials, a continuum approach is employed relying upon a plasticity model with yield surface locus as a quadratic function of the mean pressure in the principal stress space coupled with an anisotropic damage model. In particular, Bohus granite rock is investigated, and the material parameters are defined based on previous experiments. This includes different tests such as direct tension and compression, three‐point bending, and quasi‐oedometric tests to investigate the material behavior at both tension and confined compression stress states. The equation of motion is discretized using a finite element approach, and the explicit time integration method is employed. Edge‐on impact tests are performed, and the results are used to validate the numerical model. The percussive drilling problem is then modeled in 3D, and the bit‐rock interaction is considered using contact mechanics. The fracture mechanism in the rock and the bit penetration‐ resisting force response are realistically captured by the numerical model. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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为满足不断增多的3 m口径钻孔灌注桩的施工要求,完善全液压冲击反循环钻机的系列规格,研制了额定施工口径为3 m的YCJF-30型全液压冲击反循环钻机。该钻机采用机、电、液一体化技术;采用独特的液压油缸冲击方式;差动双卷筒卷扬机提升能力强;配有液压步履,可方便左右前后移位以对正孔位;起塔、落塔为液压油缸控制,操作平稳、安全、省力;冲击锤头质量大（20 t）,破岩效率高;采用气举（或泵吸）反循环排渣,排渣能力强。生产试验证明,该钻机参数合理先进,性能可靠,自动化程度高,操作简单,维护容易,使用成本低,能适应各种地层施工,可选用气举和泵吸两种反循环排渣工艺。 相似文献
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分析了大口径嵌岩钻进面临的主要技术难点,并对目前国内常用的３种大口径嵌岩钻进方法－牙轮／滚刀钻进法、冲击钻进法（包括无循环和反循环）和气动／液动潜孔锤钻进法的技术现状作了介绍,提出了提高我国大口径嵌岩钻进技术水平的建议。 相似文献