喷射式局部反循环钻具结构参数数值模拟

喷射式局部反循环钻具的流场主要是由喷反元件的射吸效应形成。为增强喷反钻具的反循环效果,提高岩心采取率,对喷反元件的主要结构参数对反循环效果的影响规律进行了研究;采用正交试验设计方法,借助计算流体动力学CFD软件,对不同结构参数组合下喷反钻具的反循环效果指标进行了回归分析。研究结果表明,喷反装置6个结构参数对目标值的影响由大到小的顺序是:喷嘴直径D1、喷嘴个数N1、喷嘴倾斜角度θ1、承喷孔直径D2、承喷孔倾斜角度θ2、承喷孔个数N2;当冲洗液泵量为1.5kg/s(90L/min)时,喷嘴直径D1=8mm,喷嘴个数N1=8,喷嘴倾斜角度θ1=67°,承喷孔直径D2=8mm,承喷孔倾斜角度θ2=5°,承喷孔个数N2=4为最优参数组合。     

气举反循环双壁钻具流场仿真分析

气举反循环钻进工艺具有钻进效率高、工艺配套简单、孔内干净等特点,广泛应用于工程实践中。但由于配套的双壁钻具结构设计主要依据经验进行,在理论研究方面不成熟,导致对工程应用中出现的问题缺乏深度分析。文章借助数值模拟研究方法对气举反循环技术中双壁钻杆环形空间与气水混合器两个重要部件的流场速度与压力特征进行数值仿真。结果表明：减少双壁钻杆环形空间的变径或增加变径长度更有利于减少压力损失和能量损耗,气水混合器完全对称的进气孔结构更有利于上返速度的均匀性,减少堵塞问题的发生。研究结果可为气举反循环钻具的设计及解决实际工程问题提供参考。     

空气反循环连续取样施工中卡钻事故的预防与处理

利用空气反循环连续取样钻进技术,在露天矿山进行生产勘探施工,对所遇到的卡钻问题进行原因分析,确定了相应的操作规程,以便预防卡钻事故的发生,并通过施工辅助孔和套铣技术,在处理卡钻事故方面取得了很好的效果。     

断溶体油藏油源深度对井温分布影响的数值模拟

塔河油田断溶体油藏蕴藏着丰富的石油资源,以大型溶洞和裂缝为主要储集空间和流动通道。在对断溶体油藏钻井时常发生泥浆漏失和井眼垮塌,难以进行常规测井测量,因而无法进行储层评价,甚至无法确定油层位置(即油源深度)。温度测井不受井眼条件的影响,可以测量关井时的静温和生产时的流温曲线,人们试图通过流静温度差异来推测油源的深度。本文依据断溶体油藏的形态特征和尺寸参数,构建多种井筒、地层与缝洞的物理模型,建立受流体流动影响的温度场,通过数值方法耦合温度场和流动场,模拟不同断溶体油藏石油生产时,井筒温度分布的变化。进而通过流温和静温的关系推测断溶体油藏油源位置,为断溶体油藏进一步的开发提供技术支持。     

贯通式空气反循环潜孔锤连续取心锤头改进与试验效果

贯通式空气反循环潜孔锤连续取心技术主要适用于干旱无水或缺水地区的地质钻探工作。为了了解该工艺的普遍适用性,在某大水矿区进行了一系列试验,通过对锤头和钻杆的局部改造,解决了钻探、取心、治水等一系列重大难题,为提高该工艺的普遍适用性和推广性提供了可靠的技术支撑。     

高邮凹陷南断阶调节带断层构造特征分析与数值模拟

在高邮凹陷南断阶北界上,始新世出现的总体北北东走向、左阶雁列状真②断层带内发育了许庄与方巷调节带。各反射层构造图显示,这两个调节带内部发育了连接与非连接两大类断层。其中连接断层可分为垂向连接、斜向连接与弧形连接3类,而非连接断层可分为同向平行断层、区域斜向正断层、斜向与横向断坡拉张断层、斜向与垂向连接—扩展断层、派生斜列断层、网状断层8类。本文通过有限差分法与有限单元法数值模拟,再现了调节带内各类断层的发育过程。结果表明,调节带内的断层一方面是区域应力直接作用的产物,另一方面是边界断层斜向拉张与扩展、断坡弯曲等影响的结果。故而,调节带内断层的发育受多种因素影响,常形成复杂的断层组合。     

卡基娃滑坡变形破坏模式数值模拟研究

特大型土质滑坡的破坏模式,通过现场调查辅以常规的钻探等手段,难以得到全面的认识。本文以四川凉山自治县木里乡卡基娃滑坡为例,应用FLAC3D 有限差分软件,结合该滑坡实际地质条件、地质模型,选择自重+暴雨及假设滑坡前缘被冲蚀条件自重+暴雨两种工况模拟研究该滑坡的稳定性及可能出现的破坏模式,揭露了该滑坡破坏中最大应力、位移。     

多煤层开采覆岩破断过程的模型试验与数值模拟

首先分析了研究区煤矿山西组煤层剖面和水文地质特征,针对多煤层联合开采的特点和覆岩的工程地质特征,采用工程地质力学模型实验、数值模拟计算相结合的综合研究方法,分析了多煤层开采的采动影响及岩层动态断裂机理,得出了有关岩层移动参数和多层煤同采时应力分布状态,计算得到了多煤层开采垮落带与导水裂隙带的发育高度分别为32m和81.5m,导水裂隙带高度影响范围已经达到风化带,未形成切冒,局部穿透粘土层。     

过渡段对连续弯道水流影响的数值模拟

通过分析不同长度的过渡段对连接连续弯曲河道后弯水流的影响,探讨航道整治工程设计中过渡段长度的确定依据。在模型试验资料验证的基础上,采用RNG k-ε湍流模型和VOF方法处理自由水面的水气两相流数学模型,对连续弯道水流进行模拟计算。对比不同过渡段长度条件下后弯水流特征的变化情况,发现增加过渡段长度可以减弱前弯对后弯水流的影响。当相对过渡段长度大于一定数值后,后弯的特征水流情况保持稳定,增加过渡段长度所引起的减弱前弯水流对后弯水流影响的效应基本丧失。以后弯水流条件趋于稳定为特征定义临界过渡段长度,可作为航道尺度设计中过渡段长度取值的计算基础。     

海岸岩土工程的物理与数值模拟方法

采用物理模型试验来再现实际现象,验证数值模拟方法的有效性;同时采用数值模拟来弥补离心模型试验的缺陷,揭示模型试验规律,评价实际海岸岩土-结构系统在不同工况下的变形与强度稳定性及其变化.并简要地介绍了针对防波堤土工织物加筋垫层作用机理研究、黄骅港外航道防沙堤工程安全性评价、上海洋山港浅置式大圆筒结构试验段工程安全性评价三个具体项目进行评价的成果,初步展现了物理模型试验与数值模拟方法在海岸岩土工程的机理研究、方案论证、结构与施工优化、结构安全性评价等方面所能发挥的重要作用和广阔的应用前景.     

冰层取心回转钻进模拟实验台的设计与测试

极地钻探实践表明,冰盖底部冰岩交界附近地质情况异常复杂,不但可能存在暖冰、基底融水,甚至还存在厚度不等的冰岩夹层,取心钻探异常困难,而优选钻头类型、确定合理的钻进参数是保证其安全、快速钻进的重要因素。本文设计了一套能够模拟冰层回转钻进的实验台,其技术参数为：钻压、转速分别可在0～10 kN、0～300 r/min范围内调节,最大扭矩约100 N·m。该实验台能够测量钻头切削具温度、钻孔深度及钻进速度等参数,为深入研究钻头类型及结构参数、钻进参数对扭矩、钻速和切削温度的影响规律提供了手段。采用PDC复合片钻头进行了冰钻实验,结果表明,实验台能够准确调节钻压和转速,可满足实验要求。     

极地深冰心钻探“暖冰”层钻进技术难点及对策

极地冰心分辨率高、记录时间尺度长、信息包含量大,直接记录着远古时期的大气组成,蕴藏着珍贵的古气候和古环境信息,获得年代久远的深冰心,对于重建地球的历史演化以及预测全球气候、环境的变迁具有重要意义。因此,世界各国都在竞相寻找年代久远的冰心,开展深冰心钻探工程。实践表明,由于极地冰盖深部＂暖冰＂层冰的熔点低而温度高,某些冰层的温度接近甚至达到冰的压力熔点,以至钻进速度慢、取心率低、卡钻事故频发。详细介绍了极地深冰心钻探＂暖冰＂层钻进实践,深入分析了＂暖冰＂层钻进存在的技术问题,对钻具回转切削产生的切削热对钻进的影响进行了探讨,据此提出了＂暖冰＂层钻进技术对策以及今后的研究方向,以期为我国即将开展的深冰心钻探工程和冰下基岩取心钻探工程提供一定借鉴。     

格陵兰冰芯记录的大气环流变化及其与南极冰芯的比较(英)

The GISP2, central Greealand, glaciochemical series (sodium, potassium, ammonium,calcium, magnesium, sulfate, nitrate and chloride) provides a unique view of the chemistry of the atmosphere and the history of atmospheric circulation over much of the Northern Hemisphere. Interpretation of this record reveals the controls on both high and low frequency climate events of the last 110 000 years.Changes in insolation on the order of the major orbital cycles control the long-term behavior of atmospheric circulation patterns through changes in ice volume (sea level) and related positive feedbacks.Events such as the Heinrich events (massive discharges of icebergs first identified in the marine record)are found to operate on a 6 100 year cycle due largely to the lagged response of ice sheets to changes in insolation and consequent glacier dynamics Rapid climate change events (massive reorganizations of atmospheric circulation) are demonstrated to operate on 1 450 year cycle possibly in response to internal oscillations in the ocean-atmosphere system or due to changes in solar output. Changes in insolation and associated positive feedbacks related to ice sheets assist in explaining favorable time periods and controls on the amplitude of these massive rapid climate change events.Comparison of the GISP2 glaciochemical series with an ice record from Taylor Dome in Antarctica indicates considerable similarity suggesting that both polar regions experience marked changes in climate. While preliminary evidence points to similar phasing of several major climate events in the two polar regions exact phasing cannot as yet be determined, because dating of Antarctic ice core records is not as well-established as the dating for Greenland ice cores.     

3500 m全液压岩心钻机动力头结构设计

在简要阐述了动力头设计的作用及其设计应当满足的条件和动力头设计的一般过程的基础上,介绍了3500 m全液压岩心钻机动力头的设计过程和设计方案,并总结了该动力头的性能特点。     

南极冰钻钻井液应用性试验研究

钻井液的性质及性能参数对于南极科学钻探有着重要的影响。钻井液除了必须要具备合适的粘度和密度,以满足冷却钻头、平衡孔壁压力、携带冰屑、清洁孔底的要求外,钻井液的性质如导电性、导热性及其腐蚀性对于保证钻具的正常工作、输送孔内信息也有着重要的影响。根据目前已经在南极使用的钻井液类型,分别对6种介质（国产硅油-3cst、KF96硅油-2cst、丁酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸戊酯、丙酸丙酯）在不同温度下的电导率、导热系数和对密封件的腐蚀性进行了试验测试,选出了适合南极应用的钻井液类型及在钻具中使用的密封件材质,可供极地钻探选择钻井液类型及钻具设计提供重要的参考。     

南极冰层取心钻探钻井液对雪层影响的模拟研究

深冰层取心钻探是极地科学考察的重要组成部分。在极地勘探取样过程中做到在获得高质量冰岩心样品的同时,将钻井液对极地环境的污染降低到最低程度,对保护极地原生环境具有重要意义。依据南极科学钻探的地层条件,应用Visual Modflow建立了污染物在雪层中的运移模型,在污染物浓度保持恒定时,对钻孔内污染物进行了数值模拟,预测了10年后污染物在雪中污染羽扩散范围。在此基础上,对比分析了不同弥散系数时,雪对污染物弥散的能力。极地科学钻探使用的钻井液粘度通常是水的10倍,随着污染物粘度的增大,其扩散的距离也将相应减少。研究结果为深入开展极地冰层取心钻探钻井液对极地环境影响评价研究奠定了重要的理论与技术基础。     

国际冰芯与气候环境研究新进展--关于国际"冰芯与气候"会议

2001年8月19～23日, 在格陵兰举行了规模空前的"冰芯与气候"国际盛会, 会议展示了冰芯与气候环境研究的最新进展. 文中介绍这次会议并概括了近年来的主要研究进展. 与南北极地区的冰芯研究相比, 中低纬度地区冰芯研究是近年来国际冰芯研究中发展最快的. 在这一研究中, 中国科学家做出了重要贡献并得到了国际同行的高度评价.     

钻井液类型对南极冰层取心钻进工作的影响

钻井液的类型与性能对于提高极地冰层取心钻进的效率与保证钻孔稳定性具有重要的影响。在分析铠装电动机械钻具工作原理与钻井液循环方式的基础上,较为详细地分析了升降钻具的速度与钻井液粘度与密度之间的关系;分析了现有钻井液类型和所存在的问题;以二元脂肪酸二醇酯、低分子量饱和脂肪酸酯与甲基硅油的试验测试数据为基础,确定了可用于极地冰层取心钻进的钻井液类型及其性能要求。     

极地深部冰层取心钻探孔壁水压致裂研究

为了维护极地深部冰层取心钻探工作中钻孔的稳定,避免孔内事故的发生,冰层孔壁的水压致裂问题是亟待解决的重要科学问题之一。本文在深入分析国内外冰层钻探资料的基础上,结合冰盖动力学相关理论,计算得出了钻孔所在区域冰层的密度、温度及内部应力随深度的变化规律。在此基础上,结合油气资源勘探水力压裂技术与冰层钻进钻井液等相关理论,建立了合理的孔壁压差计算方法,深入探讨了适用于深部冰层钻探孔壁水压致裂机理。研制了冰层钻孔水压致裂模拟实验装置,可分析研究不同围压条件下冰样的脆性变形机理。结合我国Dome A深冰心钻探工程实际,提出钻孔可能发生水压致裂的深度区域及孔壁所需的起始裂纹长度判定,以期为后续的安全高效冰层钻进提供重要的理论依据。