电热熔成型短节与发热系统研究

【摘要】传统的护壁方法主要有泥浆护壁、化学浆液护壁、水泥护壁以及套管护壁，其中又以套管护壁适用范围最广，但是这种方法仍然存在着较大的局限性，如护壁后井径缩小、耗费大量的时间、人力和钢材，而且还有导致孔内事故的可能性。本文详细阐述了一种新型护壁方法—热熔套管护壁技术，该技术能够很好的解决传统护壁方法受地层限制大和费用高昂的缺点。其主要原理是通过电热元件产生热能，将低熔点的热熔胶凝材料熔化，使其进入流动状态，然后经成型短节的挤压成型作用，将融化后的胶凝材料均匀涂抹在已成型的孔壁表面。当胶凝材料冷凝后便会形成致密的保护层以起到保护孔壁的作用。热熔套管护壁技术放弃了传统钻杆，采用电缆作为承重设备承担整个钻头部分的重量，简化了护壁设备和工艺参数。文中对热熔套管护壁技术中的核心环节—发热元件的选材与结构，成型短节的结构，以及绝缘隔热装置和防氧化设计进行了详细的设计和计算。创新性的采用了三相供电方式，并通过模拟试验台所做的大量室内实验，对发热元件的发热效果，成型短节的护壁效果以及热熔护壁技术的可行性进行了检验和验证，同时探明了热熔护壁技术中热量在土体中的传递和分布规律。通过本文的研究得出如下结论：（1）室内实验过程中热熔护壁技术的护壁效果良好，应该大力发展，是一项具有广阔应用前景的护壁技术。（2）高强石墨虽然电阻率较低，但是通过合理的结构设计，可以制作出满足熔融低熔点胶凝材料需要的发热元件；（3）发热元件产生的热量主要分布在距离成型接头0~60mm范围内，周围土体所吸收的热量较少，这有利于胶凝材料的熔化和护壁效果的提升。
【作者】方晓亮；
【导师】吕建国；
【作者基本信息】中国地质大学（北京），地质工程，2014，硕士
【关键词】热熔套管；护壁技术；发热元件；成型短节；

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