粒子沖擊高效破碎巖石理論與技術

1 緒論
1．1 研究背景
1．2 國內外研究現(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 巖石破裂裂紋擴展機制研究現(xiàn)狀
1．2．3 粒子沖擊鉆井鉆頭發(fā)展概述
1．3 技術發(fā)展目標與關鍵內容
1．3．1 技術發(fā)展目標
1．3．2 關鍵內容
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 考慮靶板強度的準定常侵徹理論
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 巖石裂紋應力計算模型
2．3．3 巖石裂紋擴展長度計算模型
2．3．4 含裂紋巖石的損傷演化模型
2．4 本章小結
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 光滑粒子流體動力學（SPH）算法
3．2．2 模型建立與模擬結果分析
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展數(shù)值模擬
3．3．1 建立模型與計算方法
3．3．2 內部裂紋塑性區(qū)擴展過程
3．3．3 內部裂紋受力分析
3．3．4 內部裂紋貫通模擬
3．3．5 巖石破裂損傷過程規(guī)律小結
3．4 本章小結
4 粒子沖擊巖石破裂機制與鉆頭水力參數(shù)優(yōu)化設計
4．1 粒子沖擊鉆井巖石破裂機制研究
4．1．1 鋼粒子磨料射流沖擊巖石破裂的CT掃描試驗
4．1．2 粒子沖擊巖石破裂機制
4．1．3 粒子沖擊鉆井鉆頭設計原理
4．2 鋼粒子磨料射流沖擊破巖參數(shù)優(yōu)選的試驗研究．．-
4．2．1 試驗設計與準備
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
4．2．9 鋼粒子磨料射流破巖試驗結論
4．3 粒子沖擊鉆井鉆頭水力參數(shù)與結構優(yōu)化設計
4．3．1 牙輪鉆頭水力優(yōu)化設計
4．3．2 PDC鉆頭水力優(yōu)化設計
4．4 本章小結
5 粒子沖擊鉆井系統(tǒng)研制與試驗研究
5．1 粒子沖擊鉆井注入系統(tǒng)
5．1．1 整體結構設計
5．1．2 機筒設計
5．1．3 旋葉設計
5．1．4 端部結構設計
5．1．5 輸送機CAD設計
5．2 粒子沖擊鉆井回收系統(tǒng)
5．2．1 回收系統(tǒng)方案設計
5．2．2 粒子旋轉儲罐設計
5．2．3 輸送帶的設計
5．2．4 射流混漿泵的設計
5．2．5 磁選機的設計
5．2．6 振動篩的設計
5．2．7 泥漿罐與砂泵組的設計
5．3 粒子沖擊鉆井鉆頭設計與加工
5．3．1 8—1／2”牙輪鉆頭設計加工
5．3．28 —1／2”PDC鉆頭設計加工
5．4 高壓鋼粒輸送機輸送試驗
5．4．1 試驗裝置及方法
5．4．2 試驗過程及結果分析
5．5 粒子回收系統(tǒng)回收試驗
5．5．1 磁選機對純粒子的分離效率
5．5．2 磁選機、振動篩對粒子與巖屑混合物的分離效率
5．5．3 旋轉能性試驗
5．6 粒子沖擊鉆井鉆頭沖蝕磨損試驗
5．6．1 試驗內容及目的
5．6．2 試驗設備
5．6．3 試驗方法步驟
5．6．4 試驗結果及分析
5．7 粒子沖擊鉆井鉆頭現(xiàn)場先導試驗
5．7．1 8—1／2”牙輪鉆頭現(xiàn)場先導試驗
5．7．2 8—1／2”PDC鉆頭現(xiàn)場先導試驗
5．8 本章小結
結論
參考文獻
作者簡介