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南极冰下基岩钻探现状及展望
1
作者
朱顺杰
张凯
+5 位作者
杨甘生
李亚洲
王晋
王如生
王海柱
刘敬平
《极地研究》
北大核心
2025年第2期394-416,共23页
南极冰下基岩钻探工程技术是研究极地地质科学的重要方向之一。通过解决南极冰下基岩岩心获取工程的技术问题,可为深入探究南极冰下地质体的物质成分、岩石组成及性质等基础地质学问题提供样本。由于南极大陆被平均几千米厚的冰盖覆盖,...
南极冰下基岩钻探工程技术是研究极地地质科学的重要方向之一。通过解决南极冰下基岩岩心获取工程的技术问题,可为深入探究南极冰下地质体的物质成分、岩石组成及性质等基础地质学问题提供样本。由于南极大陆被平均几千米厚的冰盖覆盖,因此,对冰下地质体的物质成分和岩石组成等了解十分困难,详细资料更加缺乏。为此,本文介绍了南极冰下基岩钻探概况,分别从南极冰下基岩钻探装备及相关工艺方法进行综述分析,从中探寻能够实现在南极内陆快速钻穿冰层,获取更长的冰下基岩岩心的南极冰下基岩钻探装备。结果表明:(1)空气/钻井液反循环技术、连续管技术和热水钻技术是冰层快速钻进的重要发展方向之一;(2)提钻取心技术、绳索取心技术和钻井液反循环连续取心技术将是未来南极冰下基岩取心钻探的重要方向之一。本文还基于电缆悬吊式电动机械钻及岩心回转钻机,提出了多工艺融合的冰下基岩快速钻探技术,并对未来南极冰下基岩多工艺钻探装备及配套工艺技术具体研究方向进行探讨,指出南极冰下多工艺钻探技术在未来冰下基岩钻探有着极大的发展潜力,是未来获取更长冰下基岩岩心的必经之途。
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关键词
极地
冰下基岩
钻探
钻探
装备与工艺
冰层钻进
基岩取心
南极
现状与展望
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职称材料
冰层钻具刮削刀头切削破碎冰层数值模拟研究
2
作者
史怀忠
孙金铭
+4 位作者
赫文豪
王海柱
熊超
陈晗
胡成涛
《极地研究》
北大核心
2025年第1期83-91,共9页
冰的力学性质是极地钻探极其重要的参数,主要包括压缩强度、抗拉强度、断裂韧度等。本文利用有限元数值模拟方法分析了刮削刀头切削破碎冰层特性,根据平均切削力和切削力变异系数来探究刮削刀头受力特征,并开展了切削工艺参数对刮削刀...
冰的力学性质是极地钻探极其重要的参数,主要包括压缩强度、抗拉强度、断裂韧度等。本文利用有限元数值模拟方法分析了刮削刀头切削破碎冰层特性,根据平均切削力和切削力变异系数来探究刮削刀头受力特征,并开展了切削工艺参数对刮削刀头切削破碎冰层效率的影响规律研究。数值模拟结果表明,(1)刮削刀头切削破冰过程中,在刀头前端有明显的应力集中现象,且在整个切削过程中,伴随着离散状冰屑的产生与四溅;(2)随着刮削刀头后倾角的增加,冰体塑性损伤程度增加、冰屑尺寸先减小后增大,随着切深的增加,塑性损伤程度增加,冰屑尺寸变化、飞溅范围也相应增大;(3)切削深度和后倾角的增加均会增大冰体的平均切削力,但后倾角在0°~15°、切深在1.0~3.0 mm这一范围内变化时波动小;(4)切削深度对切削力变异系数的影响显著于后倾角,小切深对应小切削力变异系数,但增大切深不代表变异系数一定升高。本研究成果可为极地钻探破冰中刮削刀头的设计提供理论依据。
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关键词
刮削刀头
冰层钻进
数值模拟
变异系数
冰屑
极地钻探
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职称材料
基于遗传算法的深水无隔水管钻井液举升系统锚泊定位方案优化
被引量：
2
3
作者
王磊
张辉
+1 位作者
柯珂
邓嵩
《中国海上油气》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期142-148,共7页
为了对深水钻井钻井液举升系统进行有效优化,本文根据遗传算法中求函数最大值优化问题建立有针对性的数学规划模型,以钻杆和返排管线不发生碰撞时返排管线底部位置和水下井口间的距离最小为最优化目标,以返排管线定位位置、顶部张力、...
为了对深水钻井钻井液举升系统进行有效优化,本文根据遗传算法中求函数最大值优化问题建立有针对性的数学规划模型,以钻杆和返排管线不发生碰撞时返排管线底部位置和水下井口间的距离最小为最优化目标,以返排管线定位位置、顶部张力、返排管线的外径、返排管线壁厚为求解集合,并根据数学模型建立锚泊定位的遗传算法模型,确定了返排管线的顶部张力、返排管线的外径、返排管线的壁厚作为遗传算法的个体基因,并采用排名法即适应度的排名次序从未得到评判个体的最优解。最后采用该模型对1500 m水深的某低温钻井作业的无隔水管锚泊定位实例方案进行优化验证,在随机产生的10个个体中,确定个体7为最佳方案,得出个体7的水下井口间的距离302 m为最优定位距离。研究结果表明,本文提出的遗传算法可用于优化钻井液返排回流海底锚泊定位模型,该方法可使计算成本大幅减少,但在求解过程中要注意个体基因、遗传机理、最优化函数以及约束条件的合理运用。
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关键词
遗传算法
无隔水管钻井液回收系统
极地钻探
锚泊定位
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职称材料
题名
南极冰下基岩钻探现状及展望
1
作者
朱顺杰
张凯
杨甘生
李亚洲
王晋
王如生
王海柱
刘敬平
机构
中国地质大学(北京)工程技术学院
吉林大学极地科学与工程研究院
中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室
中国石油大学(华东)石油工程学院
出处
《极地研究》
北大核心
2025年第2期394-416,共23页
基金
国家重点研发计划(2021YFA0719104)资助。
文摘
南极冰下基岩钻探工程技术是研究极地地质科学的重要方向之一。通过解决南极冰下基岩岩心获取工程的技术问题,可为深入探究南极冰下地质体的物质成分、岩石组成及性质等基础地质学问题提供样本。由于南极大陆被平均几千米厚的冰盖覆盖,因此,对冰下地质体的物质成分和岩石组成等了解十分困难,详细资料更加缺乏。为此,本文介绍了南极冰下基岩钻探概况,分别从南极冰下基岩钻探装备及相关工艺方法进行综述分析,从中探寻能够实现在南极内陆快速钻穿冰层,获取更长的冰下基岩岩心的南极冰下基岩钻探装备。结果表明:(1)空气/钻井液反循环技术、连续管技术和热水钻技术是冰层快速钻进的重要发展方向之一;(2)提钻取心技术、绳索取心技术和钻井液反循环连续取心技术将是未来南极冰下基岩取心钻探的重要方向之一。本文还基于电缆悬吊式电动机械钻及岩心回转钻机,提出了多工艺融合的冰下基岩快速钻探技术,并对未来南极冰下基岩多工艺钻探装备及配套工艺技术具体研究方向进行探讨,指出南极冰下多工艺钻探技术在未来冰下基岩钻探有着极大的发展潜力,是未来获取更长冰下基岩岩心的必经之途。
关键词
极地
冰下基岩
钻探
钻探
装备与工艺
冰层钻进
基岩取心
南极
现状与展望
Keywords
polar subglacial bedrock drilling
drilling equipment and processes
ice drilling
bedrock coring
Antarctica
status and prospects
分类号
P634 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
冰层钻具刮削刀头切削破碎冰层数值模拟研究
2
作者
史怀忠
孙金铭
赫文豪
王海柱
熊超
陈晗
胡成涛
机构
中国石油大学(北京)油气光学探测技术北京市重点实验室
中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室
中国石油大学(北京)理学院能源交叉学科基础研究中心
出处
《极地研究》
北大核心
2025年第1期83-91,共9页
基金
国家重点研发计划(2021YFA0719101)
中国石油大学(北京)科研基金(2462022YXZZ007)资助。
文摘
冰的力学性质是极地钻探极其重要的参数,主要包括压缩强度、抗拉强度、断裂韧度等。本文利用有限元数值模拟方法分析了刮削刀头切削破碎冰层特性,根据平均切削力和切削力变异系数来探究刮削刀头受力特征,并开展了切削工艺参数对刮削刀头切削破碎冰层效率的影响规律研究。数值模拟结果表明,(1)刮削刀头切削破冰过程中,在刀头前端有明显的应力集中现象,且在整个切削过程中,伴随着离散状冰屑的产生与四溅;(2)随着刮削刀头后倾角的增加,冰体塑性损伤程度增加、冰屑尺寸先减小后增大,随着切深的增加,塑性损伤程度增加,冰屑尺寸变化、飞溅范围也相应增大;(3)切削深度和后倾角的增加均会增大冰体的平均切削力,但后倾角在0°~15°、切深在1.0~3.0 mm这一范围内变化时波动小;(4)切削深度对切削力变异系数的影响显著于后倾角,小切深对应小切削力变异系数,但增大切深不代表变异系数一定升高。本研究成果可为极地钻探破冰中刮削刀头的设计提供理论依据。
关键词
刮削刀头
冰层钻进
数值模拟
变异系数
冰屑
极地钻探
Keywords
cutting blade
ice drilling
numerical simulation
coefficient of variation
ice debris
polar drilling
分类号
P634 [天文地球—地质矿产勘探]
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职称材料
题名
基于遗传算法的深水无隔水管钻井液举升系统锚泊定位方案优化
被引量：
2
3
作者
王磊
张辉
柯珂
邓嵩
机构
中石化石油工程技术研究院
常州大学石油工程学院
出处
《中国海上油气》
CAS
CSCD
北大核心
2022年第6期142-148,共7页
基金
国家重点研发计划项目“极地油气钻井关键技术与装备(编号:2022YFC28064001)”部分研究成果。
文摘
为了对深水钻井钻井液举升系统进行有效优化,本文根据遗传算法中求函数最大值优化问题建立有针对性的数学规划模型,以钻杆和返排管线不发生碰撞时返排管线底部位置和水下井口间的距离最小为最优化目标,以返排管线定位位置、顶部张力、返排管线的外径、返排管线壁厚为求解集合,并根据数学模型建立锚泊定位的遗传算法模型,确定了返排管线的顶部张力、返排管线的外径、返排管线的壁厚作为遗传算法的个体基因,并采用排名法即适应度的排名次序从未得到评判个体的最优解。最后采用该模型对1500 m水深的某低温钻井作业的无隔水管锚泊定位实例方案进行优化验证,在随机产生的10个个体中,确定个体7为最佳方案,得出个体7的水下井口间的距离302 m为最优定位距离。研究结果表明,本文提出的遗传算法可用于优化钻井液返排回流海底锚泊定位模型,该方法可使计算成本大幅减少,但在求解过程中要注意个体基因、遗传机理、最优化函数以及约束条件的合理运用。
关键词
遗传算法
无隔水管钻井液回收系统
极地钻探
锚泊定位
Keywords
genetic algorithm
riser free RMR
polar drilling
anchoring positioning
分类号
TE926 [石油与天然气工程—石油机械设备]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
南极冰下基岩钻探现状及展望
朱顺杰
张凯
杨甘生
李亚洲
王晋
王如生
王海柱
刘敬平
《极地研究》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
冰层钻具刮削刀头切削破碎冰层数值模拟研究
史怀忠
孙金铭
赫文豪
王海柱
熊超
陈晗
胡成涛
《极地研究》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
基于遗传算法的深水无隔水管钻井液举升系统锚泊定位方案优化
王磊
张辉
柯珂
邓嵩
《中国海上油气》
CAS
CSCD
北大核心
2022
2
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职称材料
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