發(fā)布時(shí)間：2024-05-18 20:43

　　高壓電脈沖破巖技術(shù)是一種具有極高發(fā)展前景的新型破巖技術(shù),它相較于傳統(tǒng)破巖技術(shù)具有節(jié)能、高效等特點(diǎn)。本文從巖石的電擊穿入手,分析了巖石的組成和聯(lián)接方式對(duì)高壓電脈沖下巖石內(nèi)部電場強(qiáng)度的影響。通過分析巖石的電擊穿過程中能量的利用,對(duì)高壓電脈沖能量致使巖石破碎的過程進(jìn)行了探討,確定電脈沖破巖的可行性。然后,進(jìn)一步分析了電擊穿過程中各參數(shù)對(duì)巖石的電擊穿影響規(guī)律。最后,通過不同電壓下高壓電脈沖實(shí)驗(yàn)研究對(duì)高壓電脈沖破巖理論計(jì)算及相關(guān)仿真研究結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。首先,分析了巖石內(nèi)部組成對(duì)巖石的電擊穿產(chǎn)生影響的原因。建立無邊界場強(qiáng)下單一氣泡數(shù)學(xué)模型,分析在氣泡影響下巖石內(nèi)部電場強(qiáng)度變化。通過COMSOL Multiphysics?建立巖石內(nèi)單一顆粒模型,得到顆粒體積、顆粒位置、顆粒相對(duì)介電常數(shù)對(duì)巖石內(nèi)部場強(qiáng)的影響規(guī)律,確定了巖石的內(nèi)部孔隙、結(jié)構(gòu)組成等相關(guān)因素對(duì)巖石的電擊穿的影響。其次,對(duì)巖石的電擊穿過程中的破碎機(jī)理進(jìn)行了探究。通過建立巖石的電擊穿等效電路模型,計(jì)算巖石被電擊穿破碎過程中巖石內(nèi)部等離子通道相關(guān)電參數(shù)及能量的變化。研究電擊穿過程能量分布,借鑒爆炸理論,建立巖石被電擊穿破碎過程數(shù)學(xué)模型,確定高壓電脈...

【文章頁數(shù)】：66 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1-1高壓電脈沖破碎巖石方式

以及對(duì)巖石破碎效率的相關(guān)影響因素的研究不夠全面，時(shí)至今日依舊沒有一個(gè)相對(duì)成熟的破碎基礎(chǔ)理論體系。其中比較重要的原因有三點(diǎn)：高壓脈沖破巖是一個(gè)在多物理場耦合環(huán)境下的進(jìn)行的破碎過程，其涉及到電場，等離子通道，熱，沖擊波、電擊穿和巖石力學(xué)等；巖石屬于多種礦物組成的混合物，其組成成分及聯(lián)....

圖1-2不同介質(zhì)擊穿場強(qiáng)與電壓上升沿的時(shí)間關(guān)系[14]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-3-圖1-2不同介質(zhì)擊穿場強(qiáng)與電壓上升沿的時(shí)間關(guān)系[14]綜上所述，在鉆井工程的破巖技術(shù)中，針對(duì)深井鉆井方面，高壓電脈沖破巖技術(shù)有著高效，環(huán)保等優(yōu)勢。高壓電脈沖破巖技術(shù)是一種新興熱門的鉆井提速技術(shù)，但目前對(duì)高壓電脈沖破碎巖石的機(jī)理以及對(duì)巖石破碎效率....

圖1-3不同電極間距和波前持續(xù)時(shí)間與電壓持續(xù)時(shí)間關(guān)系[13]

大功率下，巖石的破碎原因是壓應(yīng)力的直接影響。由于高壓電脈沖破巖在微觀領(lǐng)域存在一定的隨機(jī)性，因此在理論研究的基礎(chǔ)上，學(xué)者們針對(duì)高壓電脈沖破巖技術(shù)理論上難以計(jì)算的問題進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究，并通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲得相關(guān)規(guī)律。Wielen等人[27]運(yùn)用高壓脈沖發(fā)生器對(duì)20種巖石進(jìn)行高壓脈沖破巖....

圖1-43.5mm黃沙巖樣品非典型孔[29]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文-7-圖1-43.5mm黃沙巖樣品非典型孔[29]圖1-5小型鉆井單元[30]高壓電脈沖破巖技術(shù)國內(nèi)研究現(xiàn)狀國內(nèi)關(guān)于高壓電脈沖破巖技術(shù)的研究相對(duì)較晚，目前多數(shù)在理論研究方面。李昌平等人[33]建立了硬質(zhì)花崗巖高壓脈沖破巖技術(shù)的數(shù)值模擬模型，并使用仿真....

本文編號(hào)：3977326