检索结果-内蒙古大学图书馆

中国石油大学学报（自然科学版） 2017年第4期41卷 91-98页

作者：李立鑫薛启龙刘宝林赵柳东李昕愉中国地质大学(北京)国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083

为满足小尺寸垂直钻探的作业要求,设计一种外径127 mm、具有双层推靠活塞的机械式静态自动垂直钻井工具。该垂直钻具不含独立的电子和液压系统,仅依靠偏重块在重力作用下自动偏向井眼低边的物理特性,带动环阀转动进而改变钻井液流道的开... 详细信息

为满足小尺寸垂直钻探的作业要求,设计一种外径127 mm、具有双层推靠活塞的机械式静态自动垂直钻井工具。该垂直钻具不含独立的电子和液压系统,仅依靠偏重块在重力作用下自动偏向井眼低边的物理特性,带动环阀转动进而改变钻井液流道的开闭,使钻井液在钻具内部和环空中形成压差,驱动双层分布的8个活塞以相应的组合方式推向井眼高边,实现自动纠斜,维持井眼垂直。该钻具采用全新的环阀设计,避免常规盘阀较大的摩擦阻力,提高纠偏的灵敏度和精度,其推靠活塞为独特的双层分布,纠斜时有3个不同层的推靠活塞同时推出,可在较小的钻头压降下获得较大的推靠力和纠斜力矩,纠斜能力显著提升,而且不同层推出的3个推靠活塞形成稳定的三角结构,有效提升钻具的稳定性和可靠性。在钻具结构设计的基础上,对钻具偏心机构、推出机构的力学性能进行分析,并研究角接触球轴承的摩擦阻力对钻具纠斜行为的影响。结果表明:该自动垂直钻具的推靠合力是单个推靠活塞的1+2^(1/2)倍,理论上其纠斜精度仅在井斜角降至0.154°后才会受到影响,纠斜极限井斜角可达0.059°,具有很好的纠斜能力、纠斜精度和灵敏度,而且该钻具结构设计简单,造价及维护成本较低,其机械式的控制方式不受井下温度影响,具有很好的现场应用前景。

关键词：垂直钻井机械式垂直钻具偏重块推靠力纠斜行为

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钻头切削齿破碎岩石的温度变化试验及机理分析

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天然气工业 2020年第10期40卷 102-110页

作者：周琴张在兴张凯郑国敬何录忠中国地质大学(北京)工程技术学院国土资源部深部地质钻探技术重点实验室

钻头切削齿是破碎岩石的核心部分,在破岩过程中做的绝大部分功会转换成切削热,导致切削齿温度升高,目前对切削齿温度的影响研究成果主要集中在切削深度、切削速度及切削齿结构方面,但对于岩石特性对切削温度影响程度和机理的认识尚不明... 详细信息

钻头切削齿是破碎岩石的核心部分,在破岩过程中做的绝大部分功会转换成切削热,导致切削齿温度升高,目前对切削齿温度的影响研究成果主要集中在切削深度、切削速度及切削齿结构方面,但对于岩石特性对切削温度影响程度和机理的认识尚不明晰。为此,在自制的MDES 2000微钻平台上,开展了砂岩、大理岩、花岗岩以及玄武岩等4种典型岩石的钻进试验,基于岩石破碎力学模型和数值分析结果,探讨了岩石特性对切削温度的影响程度并进行机理分析。研究结果表明:①在相同的钻进参数下,岩石强度直接影响不同岩石钻进深度,导致岩石破碎模式(塑性、脆性)的转变,从而造成不同岩石切削温度的波动差异,砂岩、大理岩发生塑性破碎,温度波动范围约为±0.5℃,而花岗岩、玄武岩则发生脆性破碎,切削齿温度波动范围约为±1.5℃;②岩石强度是影响切削温度温升速率变化的重要因素,强度越大所需切削力越大,产生切削热增加,导致4种不同岩石钻进时温升速率随岩石强度的增加而逐次递增;③岩石破碎力学模型和前、后刀面温度分析结果表明,切削齿前刀面起主要的切削作用,是造成不同岩石的切削温度波动程度的主要因素。结论认为,钻进试验与数值模拟所得到的温度变化趋势基本吻合,该成果可以为钻头切削齿工作寿命研究提供借鉴和参考。

关键词：岩石特性钻进试验破岩机理温升速率温度波动力学模型破碎模式数值分析

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岩石切削深度对切削齿温度分布的影响分析

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煤炭学报 2019年第S2期44卷 492-501页

作者：张在兴周琴张凯郑国敬张涛中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083

切削温度是影响切削齿寿命、磨损及切削效率的重要因素;切削温度过高会加快切削齿热磨损,降低钻头寿命以及切削效率。切削深度是重要的岩石切削参数,直接影响岩石的破坏形式,切削深度通过改变岩石的破坏形式改变切削齿的受力状态,而切... 详细信息

切削温度是影响切削齿寿命、磨损及切削效率的重要因素;切削温度过高会加快切削齿热磨损,降低钻头寿命以及切削效率。切削深度是重要的岩石切削参数,直接影响岩石的破坏形式,切削深度通过改变岩石的破坏形式改变切削齿的受力状态,而切削力是切削热、切削温度升高的直接原因,因此切削深度会对切削过程中切削齿温度场的变化产生影响。为了进一步研究切削深度对切削齿温度变化的影响规律,基于岩石切削热模型,以Drucker-Prager为岩石强度准则,建立切削齿动态破岩模型,研究不同切削深度下切削齿的受力状态、前后刀面温度分布以及温升变化规律。研究结果表明:①存在一个临界深度d*,使岩石破坏模式从塑性切削转变为脆性切削,岩石塑性切削时切削力与切削深度成正比,脆性切削时切削力与切削深度成非线性关系;②切削深度的改变会影响切削齿前、后刀面温度变化:后刀面温度随切削深度的增加而线性升高,前刀面温度随切削深度增加呈现先升高后下降的趋势;③切削深度的增加使切削力波动增大,因此导致前、后刀面温度波动随切削深度的增加而加剧。通过对岩石破碎过程中不同切削深度下的切削齿受力状态以及温度变化模拟分析,发现切削深度对切削齿温度变化具有明显的影响,理论分析和仿真结果变化趋势基本吻合,研究结果可为优化切削参数和延长切削齿使用寿命提供依据和参考。

关键词：切削深度破坏模式温度场数值模拟

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冻融循环下隧道围岩冻胀力理论计算

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中南大学学报（自然科学版） 2020年第4期51卷 1049-1058页

作者：刘红岩赵雨霞中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083

围岩冻胀导致寒区隧道衬砌破坏,但是目前围岩冻胀力计算几乎都没有同时考虑冻融循环所导致的岩石弹性模量降低及孔隙率增加的共同影响。为此,首先,介绍前人提出的圆形隧道围岩冻胀力弹性力学计算模型;其次,基于Griffith断裂理论及细观... 详细信息

围岩冻胀导致寒区隧道衬砌破坏,但是目前围岩冻胀力计算几乎都没有同时考虑冻融循环所导致的岩石弹性模量降低及孔隙率增加的共同影响。为此,首先,介绍前人提出的圆形隧道围岩冻胀力弹性力学计算模型;其次,基于Griffith断裂理论及细观损伤理论建立岩石弹性模量与冻融循环次数之间的关系式;最后,提出能同时考虑冻融循环下岩石弹性模量及孔隙率变化的围岩冻胀力损伤力学计算方法。研究结果表明:随着冻融循环次数增加,围岩冻胀力逐渐增加,并趋于定值。岩石冻胀力主要是由岩石孔隙水的冻结膨胀所致,因此,要减轻围岩冻胀破坏应采用截排水措施以控制水的渗入。

关键词：冻融循环圆形隧道冻胀力损伤弹性模量冻胀率

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基于双偏心轴驱动的声频振动钻机设计研究

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中国机械工程 2013年第17期24卷 2386-2390页

作者：王瑜刘宝林周琴胡远彪高明帅中国地质大学(北京)国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083

基于虚拟样机技术,设计了一种双偏心惯性轴驱动的声频振动钻机的虚拟样机,分析了声频钻进方法的工作原理与特点,阐述了双偏心轴驱动的声频振动钻进系统整体设计方案与各个分系统的基本结构,在此基础上制造了实物样机,并开展了声频振动... 详细信息

基于虚拟样机技术,设计了一种双偏心惯性轴驱动的声频振动钻机的虚拟样机,分析了声频钻进方法的工作原理与特点,阐述了双偏心轴驱动的声频振动钻进系统整体设计方案与各个分系统的基本结构,在此基础上制造了实物样机,并开展了声频振动钻进技术实验研究。实验结果表明:双偏心轴型声频振动钻机结构简单、性能可靠、技术可行;声频振动钻进速度快、取样无扰动、质量高,钻进振动能量密度大,达到了设计要求。

关键词：声频振动双偏心轴钻进取样

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电弧离子渗钛对316L不锈钢摩擦学性能的影响

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稀有金属材料与工程 2016年第7期45卷 1821-1825页

作者：石佳佳付志强岳文王成彪彭志坚于翔康嘉杰中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 中国地质大学(北京)国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083

研究了阴极电弧离子渗钛对316L不锈钢摩擦学性能的影响。结果表明:利用阴极电弧离子渗金属技术在316L不锈钢表面制备的渗钛层峰值钛含量为66%(质量分数),渗钛层主要由Fe_2Ti和Ni Ti相组成,渗层与基体结合牢固;表面硬度由基体的2000 MPa... 详细信息

研究了阴极电弧离子渗钛对316L不锈钢摩擦学性能的影响。结果表明:利用阴极电弧离子渗金属技术在316L不锈钢表面制备的渗钛层峰值钛含量为66%(质量分数),渗钛层主要由Fe_2Ti和Ni Ti相组成,渗层与基体结合牢固;表面硬度由基体的2000 MPa提高到了4000 MPa,硬化层深度约为150μm;在干摩擦条件下,渗钛的不锈钢样品摩擦系数明显低于未渗钛样品,磨损率降低到未渗钛样品的1/7。未渗钛样品的磨损机制为磨料磨损、氧化磨损和粘着磨损,渗钛样品的磨损主要是渗层局部剥落引起的。

关键词：阴极电弧离子渗钛 316L不锈钢摩擦磨损性能

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咪唑类离子液体对水基钻井液抑制性的影响及机理

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化工进展 2017年第11期36卷 4209-4215页

作者：罗志华王龙祥夏柏如中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083

油气钻井过程中泥页岩不稳定主要是由于泥页岩的水化作用造成。本文采用页岩滚动回收率法、毛细管吸入时间法和粒度分析法3种方法,与传统抑制剂KCl和新型抑制剂聚胺作对比,评价了离子液体RIL作为抑制剂对水基钻井液抑制性能的影响。结... 详细信息

油气钻井过程中泥页岩不稳定主要是由于泥页岩的水化作用造成。本文采用页岩滚动回收率法、毛细管吸入时间法和粒度分析法3种方法,与传统抑制剂KCl和新型抑制剂聚胺作对比,评价了离子液体RIL作为抑制剂对水基钻井液抑制性能的影响。结果表明高温作用下低浓度(质量分数0.05%)的离子液体RIL有着优异的抑制黏土膨胀和分散的能力,其抑制效果优于5%KCl,与2%聚胺相当;同时低浓度的离子液体RIL可以改善水基钻井液的高温流变性而不会使钻井液的滤失性变差。通过接触角和热稳定性测试分析了其抑制机理。离子液体RIL改性后的Na蒙脱土润湿性从亲水性向疏水性转变,可以阻止水分子进入Na蒙脱土的层间结构从而抑制Na蒙脱土的膨胀和分散。低浓度的离子液体RIL改性后的钠蒙脱土具有更好的热稳定性,可以提高高温作用下水基钻井液的抑制性。

关键词：离子液体水基钻井液抑制性高温

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瓦斯爆炸冲击波扰动后毒害气体云团运移特性

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中国矿业大学学报 2021年第4期50卷 667-675页

作者：李芸卓季淮君苏贺涛中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 中国地质大学(北京)国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083

为了研究煤矿瓦斯爆炸后毒害气体的致灾影响,建立了井下巷道内毒害气体运移模型,分析了不同风流速度、不同转角角度下,CO浓度随运移时间的变化规律及毒害气体云团运移速度和尺寸的变化特性.认为风流速度主要影响毒害气体云团达到最大长... 详细信息

为了研究煤矿瓦斯爆炸后毒害气体的致灾影响,建立了井下巷道内毒害气体运移模型,分析了不同风流速度、不同转角角度下,CO浓度随运移时间的变化规律及毒害气体云团运移速度和尺寸的变化特性.认为风流速度主要影响毒害气体云团达到最大长度的时间,但对其最大长度没有明显影响;转角处毒害气体浓度峰值有突增现象,经过转角后其运移速度逐渐衰减.研究结果表明:风流速度越大,CO的滞留时间越短,其浓度峰值越高,如扩散距离80 m处,当风流速度从1 m/s增加至3 m/s时,CO的滞留时间减少了130 s,而浓度峰值增加了9.97×10^(-4);随着转角从30°增加至60°,毒害气体云团的运移速度衰减加快,在巷道内存在的时间减少了120 s;毒害气体云团的长度随运移时间呈倒U型的变化趋势,风流速度的增加明显缩短毒害气体云团达到最大长度的时间,但对最大长度大小影响较小,如风流速度为3 m/s时云团达最大长度的时间比1 m/s时减小了近1倍,但最大长度均约为245 m.

关键词：瓦斯爆炸毒害气体云团风流速度巷道转角运移特性

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加载速度对金属橡胶阻尼特性的影响

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稀有金属材料与工程 2012年第S2期41卷 381-383页

作者：王瑜刘宝林雷玉如中国地质大学国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083

讨论了加载速度对金属橡胶阻尼特性的影响规律。实验利用1Cr18Ni9Ti金属丝冷缠绕加工而成的环形隔振器,TAW-2000型高精度的压力实验机对金属橡胶轴向的形变和载荷力的关系进行测试,分析加载速度和频率对金属橡胶阻尼特性的影响规律。结... 详细信息

讨论了加载速度对金属橡胶阻尼特性的影响规律。实验利用1Cr18Ni9Ti金属丝冷缠绕加工而成的环形隔振器,TAW-2000型高精度的压力实验机对金属橡胶轴向的形变和载荷力的关系进行测试,分析加载速度和频率对金属橡胶阻尼特性的影响规律。结果表明,金属橡胶的阻尼成分包含了粘性阻尼、摩擦阻尼和滞后阻尼,随加载速度的增加,阻尼变小,塑性形变与弹性形变均同时减小。

关键词：金属橡胶环形隔振器阻尼加载速度频率

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单齿回转切削力学模型的研究进展

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煤炭学报 2018年第S2期43卷 573-580页

作者：郑国敬周琴张凯汪伟中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 国土资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083 中国地质科学院北京100037

碎岩机理研究是提升碎岩效率和提高钻头寿命的前提和依据,而回转切削力学模型是碎岩机理的重要研究基础。通过对国内外典型单齿回转切削力学模型调研分析,归纳出力学模型研究动态主要表现在基于岩石不同破碎形式及岩石与切削齿不同接触... 详细信息

碎岩机理研究是提升碎岩效率和提高钻头寿命的前提和依据,而回转切削力学模型是碎岩机理的重要研究基础。通过对国内外典型单齿回转切削力学模型调研分析,归纳出力学模型研究动态主要表现在基于岩石不同破碎形式及岩石与切削齿不同接触形式方面。岩石切削力的分解由初期的切向力和轴向力,发展为主切削力、摩擦力以及切削齿磨钝后力的分解,认为切削力的分解及传递过程直接影响切削齿对岩石作用的应力分布状态,从而导致岩石破碎形式的差异。这些差异主要体现在岩石宏观和微观2种不同破碎形式:岩石的宏观破碎形式主要是由拉伸作用或者剪切作用导致破碎;岩石的微观破碎形式表现为拉剪联合作用导致破碎。微观破碎以内部裂隙产生到裂纹扩展,最终导致岩石宏观破碎现象。最后对单齿回转切削力学模型研究的发展方向提出一定建议。

关键词：回转切削力学模型切削力分解切削力传递碎岩机理

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