绳索取心反循环钻具的结构设计及孔底喷反数值流场分析

【摘要】随着经济的不断发展,人类社会对资源的需求越来越高,各种勘探技术迅速发展,地质岩心钻探技术作为为最为直接的勘探技术手段,在地质勘探领域中具有不可或缺的作用。最近的10多年,我国的地质事业蓬勃发展,所勘探地区不断扩大与深入,绳索取心钻探技术得到广泛应用,但在钻探生产过程中遇到复杂松散地层钻进时,绳索取心技术常遇到取心难、岩心采取率不足以及回次进尺短等问题,不能满足地质工作的要求。利用喷反元件特性与绳索取心技术相结合能形成绳索取心孔底局部反循环,能有效的解决岩心采取率不足等技术问题。首先本论文根据绳索取心反循环技术的技术现状和存在的不足和问题,对绳索取心反循环钻具组成结构进行了理论分析,设计了负压反循环通道密封结构、防抽吸密封装置以及调节装置。设计的径向密封取代了端面密封,在密封性能上更加可靠、有效,稳定；防抽吸装置与双弹卡到位锁紧悬挂定位机构相结合有效的防止了孔内压力的波动；调节装置包括调节系统与反馈系统,反馈系统能够指导、评价反循环冲洗液流量是否与钻进工况匹配。其次,利用fluent软件对喷射反循环通道流场进行数值模拟分析与研究,通过对比不同喷嘴半径、反循环冲洗液通道长度以及泥浆泵流量等对钻具形成反循环效果的影响,得到一些结论。优化了结构参数,有利于更加准确,更加合理的确定和设计喷反装置的结构参数,以确保绳索取心反循环钻具在钻进取心中的反循环效果,保证岩心质量。根据数值模拟分析的结果,确定了喷反装置结构参数,设计了一套完整绳索取心反循环钻具,具有负压反循环通道密封结构、防抽吸密封装置以及调节装置,配备了双弹卡到位锁紧悬挂系统等机构,有望能够在复杂松散破碎地层钻进中,提高岩心采取率,满足地质要求。本论文设计的绳索取心反循环钻具,继承了绳索取心钻具在取心钻探的技术优势,即保证了钻探生产的工作效率和经济效益,又能够解决在复杂松散破碎地层中的岩心采取率不足、岩心质量低等难题。
【作者】马征；
【导师】杨红东；
【作者基本信息】吉林大学，地质工程，2014，硕士
【关键词】绳索取心反循环；防抽吸吸装置；喷反装置；调节装置；数值模拟；

【参考文献】
[1]刘玮.松辽盆地长岭断陷营城组酸性火山岩的时代、地球化学特征及岩石成因[D].吉林大学,矿物学岩石学矿床学,2014,硕士.
[2]王中华,韩臻,刘吉强.云环境下多用户文件共享方案[J].计算机研究与发展,2014,12:2614-2622.
[3]林峰,杨启文.联姻遗传算法在CSTR系统中的应用[J].控制与决策,2001,04:457-460+464.
[4]童帅.三网融合下语音内容情感倾向分类系统的设计与实现[D].华中科技大学,软件工程,2013,硕士.
[5]张琪.现场总线仪表网络的研究[D].西安电子科技大学,计算机应用技术,2011,硕士.
[6]高阳.元清隐士书法艺术比较研究[D].曲阜师范大学,美术学,2013,硕士.
[7]李元春,陆佑方,唐保健.双连杆柔性臂轨迹跟踪的鲁棒控制[J].自动化学报,1999,03:46-52.
[8]李英.配送中心物流实时追踪的研究与应用[D].北京交通大学,2013.
[9]贾凤亭,佟绍成,巩长忠.一类非线性系统的模糊自适应滑模输出反馈控制[J].控制与决策,2003,02:150-154.
[10]宋炜.双参数层析校正的聚焦深度分析[J].石油地球物理勘探,2004,03:275-282+244-369.
[11]杨燕.基于四维CT的食管癌靶区运动的初步研究[D].福建医科大学,肿瘤学（专业学位）,2014,硕士.
[12]赵权.电力系统二次设备防雷机理及试验研究[D].广西大学,电力系统及其自动化,2004,硕士.
[13]王振兴.基于视频拼接的无人实况转播系统[D].杭州电子科技大学,计算机技术,2014,硕士.
[14]陈义明,贺勇.一种基于事务修剪的约束关联规则的挖掘算法[J].计算机应用,2005,11:2627-2629.
[15]杜其博.叔胺/膦催化末端缺电子烯烃二聚反应的研究[D].华中科技大学,有机化学,2013,硕士.
[16]宋永强.基于科技创新的技术性贸易壁垒应对策略研究[D].沈阳理工大学,国际贸易学,2012,硕士.
[17]李玉刚.基于LTCC的Ka波段收发组件小型化设计研究[D].南京理工大学,电路与系统,2013,硕士.
[18]周叶威.高速列车引起地基—基础—偏心结构平扭耦联振动的计算分析[D].华东交通大学,结构工程,2014,硕士.
[19]刘高强.WSN中能量高效的拓扑控制的研究与仿真实现[D].东北大学,计算机软件与理论,2010,硕士.
[20]徐启峰.一种振膜式电流传感器[J].电力系统自动化,2009,08:81-83.
[21]周枫.适用于水网络优化的通用算法开发[D].华东理工大学,环境工程,2014,硕士.
[22]谭伟,何光宇,刘锋,黄文英,邓兆云,邓勇.智能电网低碳指标体系初探[J].电力系统自动化,2010,17:1-5.
[23]郑翠翠.津冀港口物流能力评价研究[D].燕山大学,物流工程,2014,硕士.
[24]骆建军,张顶立,王梦恕,张成平.地铁施工对邻近建筑物安全风险管理[J].岩土力学,2007,07:1477-1482.
[25]周娜.演讲致辞同声传译模拟实践报告[D].河北师范大学,翻译,2013,硕士.
[26]赵云敏.基于虚拟现实技术的井筒信息动态处理及展示系统的研究与应用[D].浙江大学,控制科学与控制工程,2012,硕士.
[27]苑焕乔.试析二十世纪初清政府向南非的劳务输出[D].河北大学,中国近现代史,2003,硕士.
[28]刘剑.除草剂阿特拉津对人卵巢癌Skov3细胞增殖转移能力影响的体外研究[D].吉林大学,临床医学,2013,硕士.
[29]刘琴.我国公立医院社会组织外部治理路径初步研究[D].华中科技大学,社会医学与卫生事业管理,2013,硕士.
[30]张朋艳.邻苯二甲酸二乙基己酯诱导的过氧化损伤对认知相关蛋白的影响[D].华中师范大学,动物学,2013,硕士.
[31]李翔.长山大桥全桥有限元分析[D].大连海事大学,桥梁与隧道工程,2013,硕士.
[32]王佳.STAMP2与糖尿病动脉粥样硬化关系的实验研究[D].山东大学,内科学,2014,博士.
[33]崔美红.含炔基离子液体的合成及性质[D].济南大学,化学工艺,2012,硕士.
[34]王宁.铜期货市场有效性的实证研究[D].首都经济贸易大学,国民经济学,2014,硕士.
[35]李晓.遵循现象：作为生活方式的皮罗主义[D].山东大学,科学技术哲学,2013,硕士.
[36]罗立.甘肃中行基于电子银行的服务流程再造研究[D].兰州大学,工商管理,2012,硕士.
[37]翟孔荣.文化罅隙中的呼喊[D].山东师范大学,中国现当代文学,2013,硕士.
[38]刘晓红.关于企业人力资源评价信息处理系统的研究[D].西南交通大学,2004.
[39]王萌.碳球与SnO_2空心球的制备及其电化学性能研究[D].大连理工大学,物理化学,2013,硕士.
[40]王瑞发.苏北废黄河水下三角洲沉积物与范围[D].南京大学,海洋地质学,2013,硕士.
[41]未晓丽.钢管混凝土组合框架施工力学性能研究[D].兰州理工大学,结构工程,2013,硕士.
[42]申炳涛.玉米3个百粒重QTL近等基因系的构建及精细定位[D].河南农业大学,作物遗传育种,2012,硕士.
[43]侯志强.脲、腈和酰胺在超临界醇或醇水混合体系中的醇解反应研究[D].华东师范大学,物理化学,2014,博士.
[44]胡致远,宋洋洋,袁研根,朱咏梅,杨炳炉,徐鑫.微功率无线通信技术在电力线路中的适应性分析[J].电力系统自动化,2014,08:113-118.
[45]邬伟东.瑞芬太尼在围手术期临床应用的研究[D].浙江大学,外科学,2004,硕士.
[46]金琳._IgA肾病不同病理病变的血管内皮生长因子表达[D].浙江大学,肾脏内科,2003,硕士.
[47]刘诗晨.谱系学视域下的当代审美景观[D].上海师范大学,文艺学,2013,硕士.
[48]朱华虹.声纹特征模板保护方法研究[D].华南理工大学,2014.
[49]谷建华,刘青霞.纳米材料在电化学生物传感器方面的研究进展与应用[J].山东化工,2014,09:41-42+48.
[50]曾建平,程鹏.与“观测器型H_∞控制器设计的LMI方法”一文商榷[J].自动化学报,2001,05:735-736.