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在分析"Apollo"和"Luna"月表实钻进取心对象的基础上,依据相关的概率分析结果,得出在月表钻进遇见岩石的几率≤5%,月表钻进对象是月壤的可能性为95%;分析了月壤的物理力学特性,确定月壤的内摩擦角和内聚力是影响月壤可钻性的主要特性参数,基于岩石可钻性模型建立了以内摩擦角和内聚力为主要参数的月壤可钻性的初步模型;对"Luna"与"Apollo"的月表钻探取心在钻进方法、钻头材料、钻进深度和钻进速度等方面进行了分析比较,参考岩石可钻性分级指标,得到了月壤可钻性的初步评价结果。 相似文献
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钻进取样试验用模拟月壤 总被引：1，自引：0，他引：1
[摘 要]钻具在月壤中进行钻进取样,是一个钻具与月壤相互作用的过程。为获得可靠的月壤钻具,在其研制过程中应在月壤里进行钻进试验。但地球上的真实月壤很珍贵,难以满足钻进试验的需要。采用能够较好地模拟真实月壤主要物理力学特性的模拟月壤,代替真实月壤进行钻进取样试验,是月壤钻具研制的一个必要手段。国外已对月壤进行了大量的研究,并取得了丰富的成果。本文在对真实月壤以及模拟月壤研究进行总结的基础上,对月壤钻具研制中所需的模拟月壤进行了简要的阐述,可供月壤钻具研制参考。 相似文献
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月球钻探取样具有钻进对象松散、钻机功率小、质量轻、钻进过程无冲洗介质等难点,螺旋钻进因其连续排屑和干式回转钻进的能力,成为最具可行性的月球钻探取样方式之一。为确保在设备能力和月表环境限制下实现深层月壤钻探取样目的,针对月壤/模拟月壤物理力学特性,对螺旋钻探取样过程进行力载特性分析。分析表明,月球钻探具有螺旋叶片宽度窄、回转速度高的特点,可采用钻屑颗粒模式求得临界回转速度,然后选择合理的钻进工艺。螺旋钻进功耗包括钻头切削月壤的功耗和钻进排屑功耗,可根据功耗模型研究各变量对功率的影响规律,从而为钻具结构优化和钻进参数优选提供理论指导。 相似文献
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以LYL井田为例,通过收集邻区地温资料及气象资料,结合井田勘探阶段中的简易测温、近似稳态测温,确定井田内恒温带及中性点的参数。首先应用3个钻孔的近似稳态测温建立区内井温恢复曲线模型,之后利用已建立的模型对不同类型的简易测温钻孔对井底温度进行校正,最后通过恒温点、中性点、校正后的井底恢复温度得出简易测温校正曲线的拟合方程,根据方程对所有简易测温钻孔测温结果进行校正,计算出所有钻孔的煤层底板地温及地温梯度,从而为研究井田内地温分布规律提供第一手资料。 相似文献
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单齿破壤机理的研究是太空取样钻头研发非常重要和迫切的任务,是实现中国三期探月工程的月表钻进取样要求的重要研发基础。分析了反映月壤物理力学特性的主要参数及其之间的相关性及变化趋势,初步确定了2.5m深度内月壤物理力学的参数范围;基于月壤物理力学特性和月表钻进的钻进工艺分析,得出表层钻进和浅层钻进时月壤的破坏形式不同于土的掘削失效模型,主要是回转剪切破坏;提出了土的回转剪切力学模型,推导回转切削土阻力矩公式;得出阻力矩主要与钻头直径和切削刃宽度、月壤的容重和钻进深度等相关,并对其相关性进行了分析说明。 相似文献
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为了研究多年冻土表层的水热分布情况,在非饱和冻土的能量守恒方程和水分迁移的质量控制方程的基础上考虑冰水相变和水汽相变过程,并考虑水汽运移传热及温度势对水汽迁移的影响,建立了非饱和冻土的水-热-汽耦合模型。采用光滑粒子流体动力学(smoothed particle hydrodynamics,简称SPH)方法可方便地计算它们的演化过程。为此,在计算中先求解能量守恒方程的含冰量及气态水含量,再对未冻水含量和温度场进行求解,从而实现了温度场与水汽场的耦合。在此基础上,模拟计算了第1类热边界条件下半无限空间介质内非稳态温度场、体积含水率及水汽通量的分布情况,并将计算结果与未考虑耦合的解析解进行比较,结果显示水汽耦合的作用不容忽略。最后,针对处于季节性周期温度边界下路基的水热场的分布情况进行计算。研究表明,相比于水-热耦合模型,所建立的水-热-汽耦合模型得到的计算结果更为接近实际监测结果,可很好地揭示非饱和冻土中的水热汽迁移特征及其相变过程。 相似文献
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月球钻探取心特种钻头研制与试验 总被引：1，自引：0，他引：1
对月壤形成过程和物质组成进行了介绍,并将实际月壤基本物理力学指标与CUG-1型模拟月壤和普通干砂进行对比,认为在月球钻探取样过程中可能遇到具有一定胶结强度的硬质团块.为保证钻探取样顺利进行,需要研制月球钻探用特种取心PDC钻头.基于PDC钻头的碎岩机理,对钻头的负前角、旁通角、出露高度、钻头保径和PDC切削齿的钎焊工艺分别进行了设计,并对钻杆和钻头装配体在钻进过程中的受力过程进行有限元分析.最后,采用所设计的特种取心PDC钻头进行岩石干钻试验,试验结果表明该钻头能钻进可钻性级别小于或等于六级的岩石,能满足月球钻探需要. 相似文献
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我国探月工程第3期工程的核心任务是实现月球钻探取样和返回,明确采用钻取方式获取深2 m的月壤样品.针对月表极端钻进环境,提出一种内外管联合取心螺旋钻具,即内管软袋提拉取心,外管螺旋集输取心.模拟月壤钻进试验结果表明,该取心钻具能实现有效钻进可靠取心,特别适合小于0.6 m浅层模拟月壤钻取.试验研究了钻进规程对模拟月壤取心率和钻进功耗的影响规律,得出了钻进转速、进给速度值域与功率值域的关联性,对月球环境下取心钻具研制和钻进规程制定具有实际工程应用价值. 相似文献
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为有效应用基于分布式光纤测温的渗流热监测技术,需研究待监测区的背景温度场特征。为此,建立了土石坝饱和-非饱和瞬态渗流场与温度场耦合模型（流-热耦合）,模型考虑了热对流、热传导和热扩散效应,温度边界按周期性气温考虑,且相关参数按非线性考虑,如流体黏度的热效应、导热系数受含水率影响等,其仿真结果更接近土石坝温度场的真实状态。基于典型算例,讨论了与大气温度相关的周期性波动温度场特征。计算结果表明：温度场受坝体渗流和气温的影响,库水及气温是两个重要热源,饱和带的温度受库水渗流控制,非饱和带主要受气温控制,具有季节波动特征;在土石坝心墙部位若发生集中渗漏,渗漏通道附近岩土体的温度受库水影响;若在心墙上敷设分布式光纤传感器,很容易捕捉到渗漏点位置及渗漏发生的时刻。渗流热监测技术在理论上可以反映渗流场的时空分布特征,在资料分析中还应关注由气温波动引起的温度异常。 相似文献
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Chuanliang Yan Jingen Deng Baohua Yu Wenliang Li Zijian Chen Lianbo Hu Yang Li 《Rock Mechanics and Rock Engineering》2014,47(6):2199-2209
In oil and gas drilling or geothermal well drilling, the temperature difference between the drilling fluid and formation will lead to an apparent temperature change around the borehole, which will influence the stress state around the borehole and tend to cause borehole instability in high geothermal gradient formations. The thermal effect is usually not considered as a factor in most of the conventional borehole stability models. In this research, in order to solve the borehole instability in high-temperature formations, a calculation model of the temperature field around the borehole during drilling is established. The effects of drilling fluid circulation, drilling fluid density, and mud displacement on the temperature field are analyzed. Besides these effects, the effect of temperature change on the stress around the borehole is analyzed based on thermoelasticity theory. In addition, the relationships between temperature and strength of four types of rocks are respectively established based on experimental results, and thermal expansion coefficients are also tested. On this basis, a borehole stability model is established considering thermal effects and the effect of temperature change on borehole stability is also analyzed. The results show that the fracture pressure and collapse pressure will both increase as the temperature of borehole rises, and vice versa. The fracture pressure is more sensitive to temperature. Temperature has different effects on collapse pressures due to different lithological characters; however, the variation of fracture pressure is unrelated to lithology. The research results can provide a reference for the design of drilling fluid density in high-temperature wells. 相似文献
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模拟退火优化算法的冻土热传导参数反分析 总被引：1，自引：0，他引：1
土体热参数是寒区工程温度场预测和稳定性分析至关重要的参数。根据冻土温度场计算的特点,建立冻土一维相变热参数估计模型,采用非线性有限元法得到土体温度场,基于一种非常快速的模拟退火（VFSA）算法对热参数进行反分析。考虑各个参数的敏感度因子和土体分层情况,将热参数分组、分步进行反演,克服参数较多反演困难的缺陷。以青藏公路多年冻土区监测断面下土体反分析为例,反演分析冻土路基下部不同土层的导热系数、体积热容量和孔隙率等参数。最后,运用参数反演结果对温度场进行预测,经检验和与实测地温对比,表明参数反分析结果可靠,有较高的精度,该方法可用于实际工程。 相似文献
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探究激光辐照煤岩的热效应,有助于理解激光作用于煤岩的成孔机制,从而为激光应用于煤层气水平钻进提供理论支持。基于传热学理论,建立了激光辐照煤岩的数学模型,通过多物理场仿真分析软件COMSOL Multiphysics对激光破岩过程中温度场分布情况进行数值计算,探讨了激光光束辐照在煤岩表面时激光功率、光斑半径及辐照时间等因素对激光作用于岩石的热效应影响。再考虑到煤岩在极高的升温速度下将发生相变,建立了其发生气体相变的数值仿真模型,对其气化后形成的烧灼孔进行模拟仿真。仿真结果分析表明,影响钻孔深度的主要因素是激光功率和辐照时间,影响孔口直径大小的主要因素是光斑直径,激光辐照煤岩的成孔机理主要是激光高温烧蚀成孔,如果用于实际钻进过程中将大幅减少固体岩屑,有助于降低排屑工艺的难度。 相似文献
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在非开挖水平定向钻进过程中,泵量与钻进速度是2个关键施工参数,泵量与钻速匹配与否将直接影响钻进成孔质量和施工进度,而国内外对这方面的研究较少,没有形成成熟的理论体系,现场施工大多靠经验来估算取值。运用数学解析方法,并考虑钻屑含量的影响,建立泵量与钻速相匹配的计算模型,再结合现场实测数据进行验证。实践表明该模型比较符合实际,对现场施工有一定的指导意义。 相似文献
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近年来，地质钻探在钻探装备和技术领域取得了长足发展，但在钻进过程事故预警方面的研究仍较欠缺。为保证钻进过程安全高效，降低事故造成的损失，本文提出了一种钻进过程井漏、井涌事故预警方法。首先，通过事故特性分析，选取表征事故特性的钻进参数。其次，考虑事故发生时钻进参数变化的不确定性，基于贝叶斯网络建立井漏、井涌事故预警模型。再者，为从含噪声的实际钻进数据中有效提取钻进参数的变化趋势，综合利用归一化、滑动平均和最小二乘线性拟合方法进行节点状态判断。最后，利用实际钻进数据对井漏、井涌事故预警模型的有效性进行验证，并对不同趋势判断界限和滑动窗口对报警性能的影响进行探讨。实验结果表明，该预警模型可对井漏、井涌事故进行有效预警，并且合适的趋势判断界限和滑动窗口可降低报警延迟，减少误报和漏报现象。 相似文献
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三牙轮钻头破岩过程计算机仿真模型 总被引：2，自引：0，他引：2
进行钻头钻进过程的仿真对于优化钻头设计、提高破岩效率以及钻头选型都有着重要的应用价值。以现场实钻数据为基础,采用“黑箱法”为钻头钻进岩石互作用仿真模型的基本建模方法,对决定钻头钻进性能的齿坑模型和牙齿吃入岩石的力-吃深模型进行了仿真建模。并采用误差梯度下降算法来估计不同钻头结构和岩石性质所对应的模型参数,进而实现对钻头钻进过程的仿真。采用实钻数据反演的建模思路有利于利用大量的现场数据实现对模型的完善,更好地反映现场的各种钻井工况,使钻头破岩仿真技术在实用性和经济性上前进一大步。 相似文献
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为消除测斜仪传感器因温度变化引起的温度漂移和降低安装误差,在随钻测斜仪的姿态数学模型及其产生误差原因分析的基础上,建立了基于最小二乘法的多项式拟合以及约束条件下多变量函数寻最优解的测斜仪温度漂移误差和安装误差补偿数学模型。通过ADXL345加速度传感器的温度误差补偿及安装误差校正的实验研究,结果表明,补偿后的测斜仪井斜角输出达到了较高的精度,满足了测斜仪的精度要求,表明建立的误差补偿数学模型正确,可应用于随钻测斜仪的误差补偿。 相似文献
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中低温地下热水有着广阔的开发利用前景,其成因及赋存规律的研究,是合理勘探、开发的基础。本文从地层、构造及水文地质条件入手,根据地热传导原理,研究了传导型热储的发育条件,划分了主要热储类型。在此基础上,对井(孔)中热场及井液温度变化规律进行了分析,给出了井液温度分布曲线及井液温度变化与地层的对应关系。该成果对勘探开发地下热水有指导意义。 相似文献
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高放废物地质处置库处于温度?渗流?应力（THM）多场耦合环境中，对高放废物处置库进行安全评估时，需进行多场耦合分析。然而，高放废物处置库开挖引起硐壁附近围岩应力重分布，产生损伤，导致围岩热学参数（T）、渗流参数（H）和力学参数（M）发生变化，且在空间上分布不均匀，这将会对运营期处置库THM耦合演化过程产生显著影响。通过分析高放废物处置库温度?渗流?应力三场的耦合原理和处置库围岩损伤的分布和演化规律，定义了损伤变量和损伤演化准则，并将损伤变量与热学参数、渗流参数、力学参数以及多场耦合参数（Biot系数、Biot模量和温度排水系数）建立联系，将围岩损伤与温度?渗流?应力建立联系，形成了一个弹塑性损伤温度?渗流?应力多场耦合数值模型，然后利用建立的模型对瑞士Mont Terri高放废物地质处置库围岩加热试验进行模拟，对比了模拟值和试验值，比较了考虑开挖损伤和不考虑开挖损伤对高放废物地质处置库温度?渗流?应力的影响，并分析了在多场耦合作用下开挖损伤的演化规律。 相似文献