破岩
- 激光破岩技术研究进展
将激光技术应用于破岩领域。美国麻省理工学院最早在1968年提出激光钻井设想,并对激光破岩进行了试验研究,验证其具有一定的应用前景。随后,天然气研究所(GRI)于1997年开展了一个为期2年的研究项目,首次对激光技术在石油工业中的应用进行了研究,发现激光在钻井领域的巨大前景。近20年来,激光技术因发展迅速,并且具有非接触式能量传输、传热比大和能量高度集中等突出优势[5-7],而被众多学者广泛地应用于破岩领域研究。可见,与微波等多种技术一样,激光技术在破岩领域
隧道建设(中英文) 2023年8期2023-09-15
- 全尺寸PDC钻头旋转冲击破岩过程数值模拟*
对岩石的穿透性与破岩体积、减轻了定向井的黏滑振动等优点而受到油田现场的重点关注[1-3]。但旋转冲击破岩机理并未形成统一的共识，造成了旋转冲击钻井工具提速效果在不同的地层、井径间差异巨大。与此同时，缺乏旋转冲击破岩机理的指导，工具的冲击参数设计没有可依赖的标准，参数的优化需要依赖大量的室内试验与现场试验[4-6]。因此，开展旋转冲击破岩机理的研究尤为重要。针对旋转冲击破岩机理问题，国内众多的科研学者主要通过理论分析、室内试验与仿真模拟的手段进行研究。文献[
石油机械 2023年6期2023-07-12
- 多滚刀协同破岩过程数值模拟与滚刀布置规律研究
滚刀为刀盘上实现破岩功能的直接工具，在装备动力系统的作用下，多把滚刀同时挤压、破碎岩石。滚刀在刀盘上的不同安装布置方式会影响刀盘整体破岩效果。因此，如何科学描述多把滚刀共同作用下的岩石破坏过程，分析滚刀不同安装参数下破岩载荷与能耗的变化规律，是实现刀盘滚刀群合理布置，提升装备掘进性能的基础和关键问题。围绕TBM 装备滚刀破岩过程，国内外学者开展了滚刀-岩体相互作用与载荷变化规律的相关建模研究，经典工作如科罗拉多矿业学院通过试验与工程经验结合的方法分析了单把
煤炭科学技术 2023年5期2023-07-04
- 第十三届国际爆破破岩学术会议将于10月召开
研究决定，由爆破破岩国际组委会主办、中国爆破行业协会承办的第十三届国际爆破破岩学术会议(Fragblast 13)将于2022年10月17～19日在杭州召开。为在当前疫情影响的特殊情况下成功举办该会议，一是会议形式采取线上与线下进行，即外国代表以线上参会为主，中国代表以线下参会为主；二是会议期间举办的展览也采用线上形式；三是会前出版电子版和纸质版会议文集；四是取消会后技术参观活动。会议目前收到论文摘要139份，其中国内摘要75份、国外摘要64份。希望国内广
工程爆破 2022年1期2023-01-08
- 水射流-机械滚刀复合破岩影响因素
，即使如此，现场破岩效率也不高，例如，某工程现场岩石抗压强度160 MPa，每天只能掘进2～3 m，并且平均每米消耗刀具1把(每把刀具6万元)。另外也有一些单位，为了增加掘进破岩地质适应行，采用数值仿真或者物理实验的方式，针对现场岩样开展了大量实验，以获取较为合理的刀具配置、刀间距设计等[6-9]，以提升掘进破岩性能，但是对于抗压强度极高的地层(俗称“磨刀石地层”)，仅从改善刀盘设计、刀具材料性能来提升滚刀破岩的效率非常有限[10-12]。针对以上问题，行
科学技术与工程 2022年27期2022-11-04
- 致裂器对液态CO2相变破岩的功效影响分析
)液态CO2相变破岩主要依靠相变产生的气体膨胀对外做功来实现[1]。与传统的炸药爆破方式不同，CO2本身无毒、无害，其液-气相变是吸热过程，不发光、发热，也无新的产物生成，而且其相变破岩产生的粉尘少、飞石少、振动小、振动波频率低、衰减慢，对环境影响小[2-3]，在环保和安全方面具有明显的独特优势。近年来在我国铁路、公路、市政、矿山、水利等工程爆破领域中液态CO2相变破岩技术得到了广泛推广应用。在应用中均采用“钻爆法”破岩工艺，即通过对拟破岩体进行钻孔，再在
工程爆破 2022年4期2022-10-09
- 水射流辅助机械滚刀破岩试验研究
缓慢。针对水射流破岩已有一些应用研究。甘川等[12]采用SPH-SPH方法,建立了水射流冲击破岩数值模型，研究了水射流在不同速度、入射角、直径下对冲击破岩效率的影响，认为射流入射角在75°左右时破岩效果最佳。雷光宇[13]采用数值模拟方法，对多孔水射流破岩效率进行了研究，认为射流间距对破岩深度的影响较大，适宜的间距可以提高破岩效率。朱团辉等[14]针对硬岩掘进机高压水耦合破岩的影响因素开展了试验研究，获得了水射流压力、喷嘴直径、喷嘴移动速度对破岩沟槽深度与
隧道建设(中英文) 2022年8期2022-09-19
- 分离式冲击-刮切复合钻头破岩机理及钻进破岩研究
合冲击等多种冲击破岩理论与钻具。例如，美国阿特拉公司[1]较早研发了扭力冲击器，采用钻井液涡轮驱动冲击锤产生高频扭转冲击，应用表明，扭力冲击器配合PDC钻头一起使用提高机械钻速效果显著。随后，国内外学者及相关单位特别关注冲击器研究及应用。Powell等[2]提出了一种新的能量分配系统，通过机械升降作用使钻头钻压迅速变化，通过机械撞击产生轴向冲击脉冲，使得钻井时间减少了50%。玄令超等[3]设计了一种新型旋转冲击破岩试验装置，利用齿型振套的碰撞产生冲击载荷，
振动与冲击 2022年16期2022-08-26
- PDC钻头单齿重叠切削特性试验研究
要在于提升钻头的破岩效率。钻头切削齿是破岩的关键，以前探究PDC单齿切削的试验主要集中于切削未受损岩石。但是，伍开松等人在“国家自然基金项目单次冲击加卸载后岩石全程动态本构特性及应用研究”中提出[2]，PDC齿在切削破岩上部岩石的同时,也会对尚未破除的岩体造成损伤,因此会影响PDC齿之后切削同一轨道时的切削性能。目前，大多数科研人员关于PDC齿破岩研究都默认是岩石在没有遭到损伤的情形下进行的。在实际钻井中，PDC齿的切削过程多是切削已受损的岩石，因此探究P
石油矿场机械 2022年3期2022-06-17
- 煤矿井下液压式岩石劈裂机破岩的应用与改进
105)1 传统破岩方式煤矿井下采掘作业过程中，由于煤层厚度及坡度变化、遇地质构造、矿压显现、巷道维修等情况，会产生较多的零星工程破岩作业。对于这些零星破岩作业，大型破岩设备因作业空间、辅助运输等因素难以投入使用，且大型破岩设备安装费时费力，成本投入高，经济效果差。但这些零星破岩作业往往会对正常的采掘作业等造成一定程度的影响，需要及时进行处理。1.1 人工风镐和爆破破岩方式对于工作量较小的破岩作业，一般可以采取人工风镐破岩的施工方式；对于工作量较大的破岩作
煤 2022年2期2022-02-17
- 斧形PDC齿破岩规律数值模拟研究
外对斧形PDC齿破岩规律的理论研究鲜有报道，导致在斧形PDC齿工作参数及齿形优选上缺少依据。为此，通过ABAQUS软件建立了斧形PDC齿切削岩石的有限元模型，模拟研究后倾角、斧刃角对斧形PDC齿破岩效果的影响规律，并进行了斧形PDC齿钻头钻进砾石层的试验。1 斧形PDC齿破岩力学分析斧形PDC齿的示意图与实物照片如图1所示(γ为斧刃角，°；φ为切削齿直径，mm)。由于斧形PDC齿外镶聚晶金刚石层类似于锲形体，使得其与常规PDC齿在破岩机理方面具有较大差异，
特种油气藏 2021年6期2022-01-14
- 高温高压条件下PDC钻头破碎花岗岩试验研究*
专家和学者对钻头破岩技术的研究已取得了长足进步，取得的成果可满足常规地层钻井要求。但在超深复杂地层以及高温高压等恶劣工况下破岩技术仍有待提高，常用PDC钻头破岩特性尚不清晰，制约了深部资源的钻探开发进程[1]。因此，应开展PDC切削齿布齿特征及破岩效率研究，以期为高温高压条件下PDC钻头优化设计提供理论支撑和试验基础。P.L.MENEZES等[2]利用数模软件LS-DYNA模拟了不同切削速度和切削深度下，PDC切削齿各种倾角的破岩情况，发现与给定切削深度下
石油机械 2021年12期2021-12-13
- 锥形齿旋冲及扭冲的破岩过程与破岩效率分析
圆形切削齿或常规破岩方式，对锥形齿等非平面齿的旋转冲击切削与扭转冲击切削的研究较少。一方面，关于锥形齿的常规破岩机理尚未完成掌握；另一方面，锥形齿等非平面齿旋转冲击与扭转冲击破岩机理的试验研究基本未开展。为了进一步认识锥形齿旋转冲击和扭转冲击的破岩机理与提速机理，笔者基于有限元法建立了锥形齿旋转冲击破岩和扭转冲击破岩2种破岩方式的三维数值模拟模型，研究了横向冲击作用和纵向冲击作用下，锥形齿切削岩石过程中的岩石裂纹形成及扩展情况，岩屑形成、崩落以及应力状态变
石油钻探技术 2021年3期2021-06-30
- 硬岩掘进机高压水耦合破岩影响因素实验研究
采用传统单纯滚刀破岩效率低，滚刀磨损快，综合掘进效率低，因此急需开发一种新的破岩方式。高压水射流切割技术是近几十年发展起的新型切割、清洗、除垢(锈)、破岩新技术，正逐步应用于机械、建筑、航空及军工等领域[1]。随着科学技术的不断发展，新的抗压材料以及制造精度的不断提高，高压水射流技术逐渐向超高压、大流量方向发展，目前高压水射流技术正逐步用于岩石破碎、切割与高精度材料、热变形材料的加工与切割[2]，应用领域随技术发展不断扩大，新技术新领域不断突破。目前，对于
液压与气动 2021年5期2021-05-14
- 井底围压对高压水射流的影响规律研究*
压水射流起到辅助破岩、清洗井筒和携带岩屑等作用，是影响钻井速度的关键因素[3-5]。在完井增产方面，高压水射流技术逐渐应用于深穿透射孔、冲砂洗井、水力压裂、水力脉冲空化钻井和水力喷射径向水平井等领域[6-11]。为提高机械钻速，国内外学者对高压水射流辅助破岩机理、钻头喷嘴分布以及喷嘴结构设计等进行了研究[12-15]；同时研究了高压水射流在不同环境下的速度和冲击压力衰减规律等[16-18]。但在井筒内，高压水射流始终处于较高的液柱压力(也称围压)下，特别是
石油机械 2021年4期2021-04-23
- 超声波高频旋冲钻井技术破岩效果试验研究
层、超深层发展，破岩难度逐渐加大，而中国在深层领域的油气勘探开发技术大幅度落后于发达国家，严重制约了我国深部地层的勘探开发进程[1]。因此，亟需研究深层破岩新技术和新工具[2–5]，以提高深部硬地层的机械钻速。超声波破岩技术是高效破岩新技术研究的重要方向之一，M.W iercigroch等人[6–9]率先开展了超声波破岩系统的动力学研究；O.K. Ajibose等人[10–13]随后建立了超声波破岩实验室，通过大量室内试验确定了实现超声波破岩最优钻速的响应
石油钻探技术 2021年2期2021-04-20
- 多维冲击提高PDC钻头破岩效率的机理研究
针对硬岩地层高效破岩技术开展了大量研究，其中冲击载荷辅助破岩技术是主要研究方向之一。目前的主要的冲击辅助破岩技术为一维冲击技术，即冲击载荷周期性地施加在钻头的轴向或者扭向上。其中，轴向的冲击作用有助于增加PDC齿切削深度从而提高破岩体积[7-12]，但是在硬岩地层钻进过程中，较大的切削深度需要很高的切削力才能有效破岩，因此钻头极易由于破岩切削力的不足而产生扭矩循环累积与释放的现象——黏滑振动，从而降低钻井速度和钻头使用寿命。扭向冲击钻井技术通过提高钻头切削
振动与冲击 2021年2期2021-01-29
- 单齿复合冲击切削破岩机制及其与扭转冲击的对比
方式达到辅助钻头破岩的效果,能够有效解决深井提速问题;闫炎等[10]发现相较于常规PDC破岩,复合冲击钻井方式产生的岩屑粒径更大,破岩效率更高;李玉梅等[11]研究了切削齿在受转速、钻压、交变冲击扭矩、交变冲击力等多载荷耦合作用下的复合冲击动态破岩方式及破岩效果。李思琪等[12]基于弹性力学和冲击力学理论,建立了复合载荷作用下压头的破岩模型。笔者对复合冲击切削作用下的破岩提速机制及其与扭转冲击破岩技术的区别进行研究,在室内试验的基础上基于有限元方法建立单齿
中国石油大学学报（自然科学版） 2020年3期2020-07-01
- 球型镶齿滚刀参数对破岩比能影响性研究
型镶齿滚刀参数对破岩比能影响性研究侯义辉1，王薇2，张心源2(1. 浙江绍金高速公路有限公司，浙江 绍兴 312000；2. 中南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410075)研究球型镶齿滚刀破岩过程中刀盘转速、钻压、镶齿数、刀盘间距以及贯入度5种因素对破岩比能的影响，利用ABAQUS有限元计算软件，建立双排滚刀直线切割围岩的动力显式模型；基于正交试验法，设置五因素四水平正交试验L16(45)，通过极差分析和方差分析找出不同因素变化对破岩比能的影响规律，并
铁道科学与工程学报 2020年5期2020-06-08
- 铝纤维混合燃料破岩激波管作用机理研究
了一些非炸药爆炸破岩方法，可分为三类：机械类破岩方法如液压劈裂机[5]、液压破碎锤[6]、隧道掘进机[7-8]等；物化做功类如静态膨胀剂法[9]、二氧化碳致裂器法[10-13]、金属燃烧剂法[14]等；电气设备类如等离子体爆破法[15]、热力劈岩法[16-18]等。尽管目前的非炸药爆炸破岩方法相对于炸药爆炸破岩来说依然存在着成本高、效率低等劣势，但是安全、环保、可持续发展是大势所趋，在未来，非炸药爆炸破岩方法一定会成为破岩的一种重要方式。针对这一发展趋势，
工程爆破 2020年2期2020-05-30
- 贯入度与刀间距对TBM滚刀破岩推力的影响
面形状对TBM 破岩能力起着重要的因素[2]。在国内隧道掘进机推力、刀盘扭矩等关键参数研究中，滚刀破岩机理的试验研究可提高滚刀到地层适应性设计，对推进规范国内隧道掘进机的应用有着重大意义。早些年国内外许多学者和科技人员对刀具破岩机理进行了理论探讨和实验研究，美国科罗拉多矿业学院关于滚刀受力预测公式的推导[3]。20世纪70 年代，在室内滚刀破岩试验代中，获得的试验数据直接应用于施工工程和确定TBM 设计参数[4]。GERTSCH 和JAMAL ROSTAM
建筑机械化 2020年3期2020-05-19
- 不同刃型组合的TBM滚刀破岩数值模拟研究
种。这2种滚刀的破岩效果和耐磨程度有所差别：V型滚刀的破岩效率非常高，这是因为其刃端与岩石的接触区域很小，从而可以产生很大的压缩应力，然而由于V型滚刀刃端金属材料少，随着刀刃的快速磨损和刃宽增大，其破岩效率急剧下降；与之相比，CCS型滚刀由于刃宽不随磨损发生明显变化，其破岩效率一直保持在较高水平且较为稳定。因此，最初广泛应用于TBM的V型滚刀已逐步被CCS型滚刀所取代。然而，工程实践表明，对于某些极端高硬岩地层，将部分CCS型滚刀替换成V型滚刀，可有效地提
筑路机械与施工机械化 2020年12期2020-04-20
- 振动冲击下PDC切削齿在层理岩层的破岩仿真分析
振动冲击作用下的破岩特点。为了提高层理岩层的破岩效率，对于PDC切削齿的破岩机理的研究不容忽视。国内外学者对于PDC切削齿的破岩机理进行了大量的研究。祝效华[6]基于有限元方法分析了单齿旋冲作用下岩石的裂纹扩展、岩屑形成以及破岩比功等问题。王家骏[7]等使用可以加载钻压的试验设备，在不同钻压、切削面积、切削速度和切削齿后倾角条件下对不同性质的岩石进行钻进试验，建立新的PDC切削齿与岩石相互作用模型。马清明[8]等研究了PDC切削齿的负前角、切削深度等对PD
中国锰业 2020年1期2020-03-27
- 断续节理岩体的TBM滚刀破岩机理研究
因素对TBM滚刀破岩的影响进行了大量的实验和数值模拟研究。Gong等[1]和Bejari等[2]采用离散元法对节理发育程度和特征对TBM滚刀破岩过程和破岩效率的影响进行了研究；邹飞等[3]、谭青等[4]、张银霞等[5]针对不同节理特征条件对隧道掘进破岩特征的影响进行试验和数值模拟研究。在研究节理特征对TBM破岩影响的过程中，连续节理的间距和倾角是热点，极少针对断续节理的几何特征对TBM破岩的影响进行研究。近两年，Li等[6]采用岩体相似材料，通过室内实验研
郑州大学学报（工学版） 2020年1期2020-02-25
- 射流速度对水射流破岩影响效果数值试验研究
其中，高压水射流破岩技术是应用比较广泛的一种技术。砂岩是自然界常见的岩石，在我们日常生活中用途十分广泛，特别对石油工业有重要的意义。世界上，60%以上的油气存储在砂岩中，是石油地质学家广泛关注的对象。对于水射流破岩的研究，已经开展了大量的理论推导和物理试验，也取得了一定的成果，但是由于其破岩影响因素众多以及破岩机理复杂，目前仍有许多问题需要进一步研究[1-4]。随着科学技术的发展，以及计算机水平的不断提高，应用数值模拟方法开展研究成为一种重要的研究手段[5
水利与建筑工程学报 2019年5期2019-11-04
- 城市地铁施工二氧化碳致裂振动效应测试与分析
挖期间，二氧化碳破岩技术作为一种新兴非破岩技术所产生的地震波对周边既有建筑、车站边墙和车站既有结构的安全是否构成威胁以及其影响程度都需要试验进行测试。通过试验达到以下目的：通过二氧化碳破岩现场试验，对岩石破裂效果，石块大小和飞石等进行评估分析，为后续本方法的可行性及其施工控制参数提供可靠依据；通过二氧化碳破岩地震效应试验，测试二氧化碳破岩过程产生的振动，以探究在开挖过程中对周边邻近构筑物和居民的影响是否在安全范围内；通过二氧化碳破岩现场试验，评估施工效率，
四川建筑 2019年3期2019-07-19
- 不同岩性下TBM滚刀破岩过程离散元分析
问题。为了使滚刀破岩过程在灾害最小和效率最高下进行，常常需要根据不同的地质条件不断调整滚刀断面参数及运行参数，而要实现这一过程，对于复杂岩层即不同岩性下滚刀破岩机理的研究就变得尤为重要。Evans等[1]提出了盘形滚刀与岩石的相互作用理论。Nishimatsu[2]初步分析了滚刀破岩产生碎块的过程。Yang等[3]采用一点二角度模型推导出三维复合岩层破岩理论解，系统地分析了贯入深度、滚刀转速、岩层各向异性及上软下硬复合岩层倾斜度对破岩过程中滚刀法向力、破碎
水资源与水工程学报 2019年2期2019-05-17
- 超临界二氧化碳粒子射流破岩性能分析
等[1-3]通过破岩实验发现超临界二氧化碳射流相对于高压水射流的破岩范围更大,效果也更好。路易斯安娜州立大学建立了井筒内超临界二氧化碳流体物性模型,可分析井筒内流体物性分布特点[4-5]。沈忠厚等[6]开展了超临界二氧化碳钻井可行性研究,王在明等[7]建立了超临界二氧化碳钻井液循环模拟实验装置,研究超临界二氧化碳的传热传质特性和二氧化碳水合物特性,王瑞和等[8]研制了超临界二氧化碳钻完井试验系统,分析超临界二氧化碳射流破岩、携岩、地层压裂和储层驱替效果[9
中国石油大学学报（自然科学版） 2019年2期2019-05-14
- 不同动静载荷组合作用下盘形滚刀破岩机制
合作用下盘形滚刀破岩机制张桂菊1, 2，谭青1, 3，劳同炳1(1. 中南大学 机电工程学院，湖南 长沙，410083；2. 邵阳学院 机械与能源工程学院，湖南 邵阳，422004；3. 中南大学 高性能复杂制造国家重点实验室，湖南 长沙，410083)为了研究TBM盘形滚刀在不同动静载荷组合作用下切削花岗岩过程中的切削特性，在动静载荷组合作用下对盘形滚刀进行受力分析，采用颗粒离散元法建立岩石破碎全过程的二维数值模型，研究破岩过程岩石内部的裂纹扩展情况、内
中南大学学报（自然科学版） 2019年3期2019-04-15
- “穿山甲”舞“水刀” 我国首台高压水力耦合破岩TBM下线
首台高压水力耦合破岩TBM“龙岩号”在河南郑州下线，通过将高压水力射流喷嘴搭载到TBM(全断面硬岩隧道掘进机)刀盘上，实现了“水刀”和滚刀的“双刀”共同破岩，显著提升破岩效率，实现高效掘进。TBM是目前隧道掘进工程的关键设备，有“穿山甲”之称。此次下线的高压水力耦合破岩TBM，在传统TBM设备上搭载了高压水系统，给“穿山甲”配上了“水刀”，利用高压水力溅射和滚刀耦合破岩。传统的TBM设备利用滚刀进行破岩，通过法向推力使岩石出现压力和张裂后再磨碎，可一旦遇到
隧道建设(中英文) 2019年6期2019-02-14
- 全尺度TBM滚刀线性切削花岗岩试验研究
现有TBM的主要破岩刀具，其破碎岩石的过程是TBM掘进施工的关键，直接影响着掘进速度和成本。滚刀的基本破岩过程为： 刀盘运动带动滚刀刃滚压掌子面，刀刃下形成高压密实核并驱动侧向裂纹贯通成碴。滚刀破岩过程受到刀间距、刀具直径、刀具刃宽、贯入度、岩石岩体力学参数等的综合影响。针对这些参数的影响，国内外学者进行了大量的试验研究。目前，主要采用全尺度线切割试验台(LCM)的方法开展室内滚刀破岩试验。Rostami[3-4]使用LCM试验台，研究了岩石强度、刀间距、
隧道建设(中英文) 2018年12期2019-01-11
- 深部岩石高效破碎方法研究
开发的重要环节，破岩技术是钻井工程的核心内容，提高钻井破岩效率能够经济高效地开发油气藏。随着我国中浅层油气勘探储量增长越来越缓慢，未来勘探开发的重点将会转向深层油气资源。而在深井、超深井开发过程中由于地层致密、硬度高且研磨性强，传统机械钻井方式钻速低、钻头寿命短、钻井周期长、成本高，因此研究高效破碎硬岩的方法具有重要意义。随着现代科学技术发展，近40年来国内外积极研究新型破岩方法以期提高破岩效率,当前一些主要的高效破岩方法包括：激光破岩、等离子体破岩、微波
西部探矿工程 2018年9期2018-09-11
- 液态CO2相变破岩技术述评研究
)液态CO2相变破岩技术，属于物理爆破，是在高压空气炮的基础上发展而来，其设备为CO2致裂器，英国Cardox公司于1914年开始研制，称Cardox tube System。最初主要用于低透气高瓦斯煤层的致裂、增透和开采，以代替炸药，降低煤尘和减小瓦斯爆炸的风险[1−2]。20世纪80年代后，该技术逐步推广，英、法、美、俄等工业发达国家广泛应用于钢铁、水泥、电力等行业，进行结块清除、管道清堵、料仓破拱、破冰等[3−4]，目前，该技术正运用至岩体破裂、混凝
铁道科学与工程学报 2018年6期2018-06-20
- 基于ABAQUS的凿岩机钻头破岩数值模拟分析
压凿岩机作为钻孔破岩的主要工作设备，因其能量利用率高，破岩速度快等优点，在钻孔作业中的应用越来越广泛[1]。伴随着钻孔破岩工程量需求的不断加大，对于钻机在更大钻孔深度、更高岩体硬度和深埋岩层的破岩要求也越来越高。近年来，针对钻孔破岩研究，李俊伟等[2]研究了液压凿岩机钻头与岩体的单次旋转冲击破岩有限元仿真模拟，分析了不同初始冲击能和不同回转速度下钻进深度和凿岩反力的影响。李玮等[3]基于振动学理论，在考虑岩石重力的情况下，建立钻头冲击载荷下岩石振动响应的数
振动与冲击 2018年1期2018-02-27
- 静载与冲击加载方式下滚刀破岩特性
击加载方式下滚刀破岩特性谭青1, 2，劳同炳1, 2，张桂菊1, 2, 3，张旭辉1, 2，易亮1, 2，徐顺生4(1. 中南大学 高性能复杂制造国家重点实验室，湖南 长沙，410083；2. 中南大学 机电工程学院，湖南长沙，410083；3. 邵阳学院机械与能源工程学院，湖南 邵阳，422004；4. 湘潭大学 机械工程学院，湖南 湘潭，411105)为了研究在单一恒定静载荷和冲击动载荷这2种情况下盘形滚刀破岩机制，使用颗粒离散元法建立滚刀破岩的二维数
中南大学学报（自然科学版） 2018年1期2018-02-03
- 液态CO2相变破岩技术在地铁基坑开挖中的应用
液态CO2相变破岩技术在地铁基坑开挖中的应用李启月，刘小雄，吴正宇，谢晓锋(中南大学 资源与安全工程学院，湖南 长沙 410083)针对硬岩地质的地铁基坑开挖工程，传统的炸药破岩技术存在着炸药审批困难、储存运输风险高和爆破能量难以控制等问题。为解决上述问题，以长沙某地铁基坑开挖工程为背景，运用液态CO2相变破岩技术替代传统炸药爆破进行破岩开挖，并对其破岩效果和安全性进行分析与监测。研究结果表明：液态CO2相变破岩技术在破岩效果上能替代传统炸药爆破的方式，
铁道科学与工程学报 2018年1期2018-01-31
- 节理倾角和间距对TBM双刃盘形滚刀破岩效率的影响
BM双刃盘形滚刀破岩效率的影响曹平1，林奇斌1，李凯辉1, 2，韩东亚1, 2(1. 中南大学资源与安全工程学院，湖南长沙，410083；2. 香港理工大学土木与环境工程系，中国香港，999077)通过实验研究不同节理倾角和间距对TBM双刃滚刀破岩的影响效果。实验采用预制节理水泥砂浆试件模拟节理岩体，节理面与侵入力方向夹角分别为0°，30°，60°和90°，节理面间距分别为20，30，40和50 mm，采集整个加载过程中滚刀的侵入深度和侵入力，并采用相机进
中南大学学报（自然科学版） 2017年5期2017-06-15
- 基于SPH方法粒子射流破岩数值模拟与实验研究*
PH方法粒子射流破岩数值模拟与实验研究*赵 健1,2，张贵才1,2，徐依吉1，周 毅1，王瑞英1，邢雪阳1，李建波3(1.中国石油大学(华东)石油工程学院,山东 青岛 266580；2.中国石油大学(华东)科学技术研究院，山东 东营 257061；3.中海油能源发展股份有限公司安全环保分公司，天津 300450)钻井液中加入体积分数为1%～3%的钢质粒子在钻头喷嘴处高速喷出冲击岩石，实现了粒子射流冲击和钻头机械联合破岩，有效提高了破岩效率。利用瞬态非线性动
爆炸与冲击 2017年3期2017-06-07
- 粒子冲击破岩深度的理论模型研究与室内试验
井完井▶粒子冲击破岩深度的理论模型研究与室内试验王方祥， 王瑞和， 周卫东， 李罗鹏(中国石油大学(华东)石油工程学院，山东青岛 266580)为了准确分析粒子冲击钻井过程中粒子对岩石的冲击作用机理，指导施工参数的优选，需要对粒子冲击破岩的深度进行理论计算。基于动态球形空腔膨胀理论，推导了粒子冲击破岩过程中粒子所受阻力与初始入射速度的关系，结合粒子运动微分方程建立了粒子冲击破岩深度的计算模型，并给出定解条件和求解方法。根据计算实例，对粒子冲击破岩深度与粒子
石油钻探技术 2016年6期2017-01-19
- CO2液-气相变膨胀破岩技术
2液-气相变膨胀破岩技术夏 军，李必红，陈丁丁(国防科学技术大学指挥军官基础教育学院，湖南长沙 410072)CO2液-气相变膨胀破岩技术具有鲜明的特点，受到采矿及爆破领域的青睐。当前，该技术的应用已由煤矿拓展至露天非煤矿山。主要介绍了CO2液-气相变膨胀破岩技术历史沿革、破岩装置、破岩机理、破岩能力等，以供参考。CO2；液-气相变；膨胀破岩；破岩装置0 引 言美国的AIRDOX公司最早于1938年开始研究高压气体爆破，到1950～1960年代，世界上 一
采矿技术 2016年6期2016-12-13
- 排齿间距对镶齿滚刀破岩效果影响试验研究∗
齿间距对镶齿滚刀破岩效果影响试验研究∗邵方源1，2，3刘志强1，2，3（1.天地科技建井研究院，北京市朝阳区，100013；2.北京中煤矿山工程有限公司，北京市朝阳区，100013；3.煤矿深井建设技术国家工程实验室，北京市朝阳区，100013）镶齿滚刀的破岩效率是影响反井钻机钻进速度的关键因素，对反井钻机在坚硬岩石中的破岩过程进行了研究，介绍了镶齿滚刀的破岩机理，阐述了镶齿滚刀的试验设计及过程，最后对试验现象进行了分析。通过对破岩数据的整理和分析，得出了
中国煤炭 2016年7期2016-08-10
- 超临界CO2直旋混合射流破岩特性的实验研究*
O2直旋混合射流破岩特性的实验研究*田守嶒1，张启龙2，李根生1，贺振国1，刘 晗1，刘欣然1(1.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京 100083;2.中海石油(中国)有限公司天津分公司渤海石油研究院，天津 300425)超临界二氧化碳(CO2)射流破岩既能降低岩石门限压力又能有效保护储层，直旋混合射流兼具直射流和旋转射流特点可提高破岩效率，基于此提出了超临界CO2直旋混合射流的破岩方法。为了揭示超临界CO2直旋混合射流破岩特性，设计加工出叶
爆炸与冲击 2016年2期2016-04-20
- 盾构刀具布置对滚刀破岩效能影响
主要依靠滚刀挤压破岩，在滚刀破岩的同时，岩石也会对滚刀造成磨蚀。因此，刀具磨损是硬岩地层中影响盾构掘进的最为重要因素之一。滚刀在硬岩地层中破岩效能的研究越来越多，从国内外知名盾构专家学者对硬岩地层滚刀磨损研究成果来看，无论从学术理论还是现场应用基本都是针对岩石物理特性对刀具磨损特性进行的研究分析，即使有部分专家对刀盘布置进行了研究，但是主要侧于破岩效率，在破岩效能方面仍然缺乏量化指标（破岩效率是指刀具破速度，破岩效能是指刀具破岩量与磨损量比值）。现场刀具磨
建筑机械化 2015年10期2015-12-04
- 盾构盘形滚刀不同刀间距下破岩仿真研究
滚刀不同刀间距下破岩仿真研究章 卫/ZHANG Wei （中铁十六局集团北京轨道交通工程建设有限公司，北京 101100）[摘 要]在考虑滚刀实际几何形状、滚刀与岩石的非线性材料特性基础上，建立了盾构机滚刀挤压破岩有限元三维模型,求解中对模型的特性参数、边界条件及时间步长等进行设置，以适用盾构机滚刀与岩石相互作用过程中的动态仿真或瞬态破岩，并对仿真结果进行对比分析。并得到双刃滚刀在破岩相互作用中刀具受力和岩石破碎规律，为以后盾构刀具在刀盘上优化配置提供了参
建筑机械化 2015年2期2015-08-01
- 冲击旋转破岩过程分析
常关键。冲击旋转破岩是在钻头对岩石产生静压力的同时，对岩石增加一个冲击力，从而提高钻头的破岩效率。文章通过调研分析，研究了冲击旋转破岩的过程，通过研究对于提高石油钻井钻头破岩效率，提升钻井速度，降低钻井成本提升效益具有积极的作用。关键词：冲击；旋转；破岩；效率；冲击力中图分类号：TE242.9 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）14-0172-01在当前低油价的大环境下，如何不断地提高石油钻井的效益，降低钻井成本，是石油钻井必须要考虑
企业技术开发·中旬刊 2015年5期2015-05-30
- 一脉冲空化多孔喷嘴破岩效果试验研究
脉冲空化多孔喷嘴破岩效果试验研究马东军1, 李根生2, 金 磊3, 黄中伟2, 牛继磊2, 宋先知2(1.中国石化石油工程技术研究院,北京 100101; 2.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京 102249;3.中国石化石油工程技术研究院德州大陆架石油工程技术有限公司,山东德州 253005)射流喷嘴是径向水平井技术中的关键部件,其破岩能力直接影响水平井眼的延伸能力和钻进速度。在多孔喷嘴的基础上,设计脉冲空化多孔喷嘴,分析其脉冲空化射流的调制
中国石油大学学报（自然科学版） 2015年1期2015-03-24
- 岩石温度对盘形滚刀掘进参数破岩特性的影响*
盘形滚刀掘进参数破岩特性的影响*张桂菊1，2 †,谭 青1,夏毅敏1，3,李建芳1,劳同炳1，张晋浩1(1.中南大学 机电工程学院，湖南 长沙 410083；2. 邵阳学院 机械与能源工程系，湖南 邵阳 422004；3. 高性能复杂制造国家重点实验室，湖南 长沙 410083)为了研究在岩石温度变化条件下盘形滚刀掘进参数对破岩特性的影响，以颗粒流理论为平台，从细观角度上建立了基于岩石温度变化的盘形滚刀热力学破岩数学模型，模拟了不同工况下岩石裂纹生成、扩展
湖南大学学报（自然科学版） 2015年4期2015-03-09
- 高频微幅冲击振动作用下岩石破碎行为计算方法
此基础上建立求解破岩体积、破岩比功、岩石裂纹长度的计算方法，并分析冲击频率、幅值对岩石破岩效率的影响。通过对比试验与算例结果，验证了计算方法的可靠性。结果表明：当冲击频率增加到2 000 Hz时，冲击时间的周期将减小到0.001 s，冲击力将会增加到12 900 N，钻头吃入岩石的深度以及冲击末速度也对应增加；并且高冲击频率、低幅值能够增加破岩体积、减小破岩比功、增加岩石裂纹长度。研究结论对于提高破岩效率，进行高频微幅冲击振动破岩的技术研究与工具研制具有参
吉林大学学报（地球科学版） 2015年6期2015-03-06
- 油气钻井组合式破岩技术研究
430070)破岩技术是矿业、土木、交通和军事等行业工程领域的核心技术，其中对钻井破岩技术的研究一直围绕 “优、快、省”和“健康、安全、环境”展开。20世纪80年代以来，针对常规机械破岩方式存在机械磨损严重、提高破岩效率能力有限的缺点，在完善机械破岩方法的同时，探索了一些破岩新方法[1]，包括激光破岩、等离子通道钻井破岩和电热熔破岩等热能破岩方法及综合破岩方法。笔者重点研究了机械能组合破岩、摩擦热-机械破岩、微波-机械破岩、激光-气体机械破岩等组合破岩方
石油钻探技术 2014年6期2014-09-05
- 调制式脉冲粒子钻井技术研究
需要开展新型高效破岩钻井方法的研究，粒子射流破岩方法改变了传统石油钻井破岩的方法，通过在钻井液中加入一定比例的钢珠，钢珠在钻井液的携带下，经过井下钻杆，经过粒子钻井钻头，从耐磨喷嘴喷出，喷出的钢珠在钻井液的携带下，冲击破碎井下岩石，这种钻井破岩的方法改变了传统的破岩方式，提高了能量的利用率，应用前景广阔，文章研究了一种新型的粒子射流破岩钻井方法，通过在井底直接吸入环空中的粒子，进入到钻铤内部，经过钻铤从钻头喷嘴喷出，提高了钻井液能量利用率，辅助了钻头机械破
化工管理 2013年12期2013-08-15
- 激光辅助破岩试验研究
验室做了大量激光破岩的试验［1］，包括早期的化学氧化碘激光器 （coil）激光试验、钇铝石榴石晶体脉冲式激光器试验、多束激光试验等研究。2010年，日本用二氧化碳脉冲激光器 （最大输出功率5kW）分别在净水和膨润土质量分数为4%的膨润土溶液淹没条件下对花岗岩进行了破岩试验［2，3］。国内江汉石油学院的易先中进行了激光破岩机理与射孔技术以及激光破岩的排屑机理与温度场特性研究方面的研究［4］。1 试验介绍该试验将激光照射在花岗岩和致密砂岩上，根据岩石的变化来确
石油天然气学报 2013年4期2013-05-13
- 高效破岩前沿钻井技术综述
83）） ①高效破岩前沿钻井技术综述闫 铁1，杜婕妤1，李 玮1，毕雪亮1，姚尚林2（1.东北石油大学石油工程学院，黑龙江大庆163318；2.中国地质大学（北京）能源学院，北京100083））①高效破岩技术是钻井工程中的基础技术，是提高破岩效率、减少钻进时间和降低钻井成本的重要因素之一。着重介绍当前一些主要的高效破岩钻井技术，如高压水射流破岩技术、旋冲钻井破岩技术、粒子冲击破岩技术、激光钻井破岩技术、电子束破岩技术等，并综述了各种高效破岩技术的原理、特点
石油矿场机械 2012年1期2012-04-14
- 岩石破碎方法的研究现状及展望
要有爆破法和机械破岩法［1-2］，这两类方法应用最广，而其他破岩方法只是作为破岩的一种辅助手段。建立在机械钻孔、往孔内装入待爆炸药的常规爆破破岩方式以综合效率高在较长时期内占据着相当重要的地位，但该方法存在对原岩的扰动性大，易造成周边岩石破坏，存在支护困难，破碎岩石块度不均匀，它必须依靠钻孔、装药和爆破等多种工序操作，而且装药和爆破过程实现机械化和自动化难度较大。为了克服常规爆破破岩的缺点，机械破岩得到了快速发展，在采矿、选矿、石材加工、隧道掘进、石油钻进
中国钨业 2011年1期2011-08-15