对深部地质钻探钻孔失稳行为探析

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  [摘 要]近年来,由于深部地质钻探的勘探深度得到了较大的加深,对钻孔的稳定性要求就变得更加的高了,所以,研究钻孔的稳定性就很重要了。不过,很多研究过于关注稳定性与描述,而不是进行实践或者模拟,试验的结果也大多是近似的失稳结果。钻孔稳定性的改进,并进行实践模拟,将是本文的主要目的,对钻孔的全面理解,并进行更加仔细、精确的计算,以及仿真模拟的进行,将使得钻孔的稳定性更好,进行地下钻探将变得更加安全、更加深入。
  [关键词]地质钻探;稳定性;发展
  中图分类号:U416.2 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)26-0346-01
  引言:当前,我国对国民经济建设和人民生活水平的物质基础不断提高,国民拥有了更多的精力去对未知事物的探究,以至于,国内对深部地质钻探的研究愈加深入。但是,因为钻孔失稳行为严重的影响了钻探工作的顺利进行,加大钻压传递难度,所以,对深部地质取心钻探的钻孔力学及其稳定性问题进行深入研究分析是十分必要的,假如成功之后,这将使得我们对地底世界有更多的了解和认识,这具有重要的现实意义,将可能使我们有意想不到的收获。
  1.深部地质钻探钻孔失稳行为研究的意义
  地底是一个神奇的地方,了解它一直是我们人类头号重要的任务。随着时代的变迁,人类科技的发展,这个任务人类从来没有停止过,并且投入了更多的资源,更多的时间去研究和探索它,但时至今日,我们仍旧没有窥得它的全貌,它对我们仍旧像迷一样,迷迷糊糊,看不透。今天的我们早已拥有了现进的高科技来作为我们的工具,这使得我们有更高的机会去了解地底,钻研地底的各种物质等等。现在的我们已经进入地底不浅的地方了,所获得的物质和惊叹已经不是用金钱就可以衡量的了,这已经使得我们对进入更深层次迫不及待了,但是随着越来越深入地底,地底结构和坚硬的岩石使得我们不得不停住我们的脚步,因为我们的技术已经不足以进入更深层次了,这就意味着我们将与那些无价之宝失之交臂,与地底更深层次的令人惊叹的天人之作没有见识的机会,这都是我们所不能容忍的,我们将尽一切解决这个问题。首先解决的问题就是钻孔的稳定性,因为进入地底的主要工具就是钻孔,因为钻孔具有很高的稳定性和坚硬性,钻孔就是为了进行地底钻探由专家和专业专业人员进行精密的计算,由种种合金进行制造。因为坚硬度已经达到了很高的要求,所以,我们所面临的问题就是钻孔的稳定性了,现如今钻孔的稳定性已经不足以进入更深的地底了,这就意味着我们不能再探索地底了,地底的一切资源,我们就只能放着,没有能力去用,这对于现如今资源缺乏的中国来说是不可以容忍的,所以钻孔稳定性提高就变得非常重要了,我们必须抓紧时间。利用一切资源,使得钻孔稳定性提高。
  2.钻孔失稳行为分析
  2.1 钻孔屈曲行为的分析
  在钻孔工作的时候,就会出现很多问题,其中钻孔屈曲是一个很大的问题,钻孔屈曲是在钻孔工作的的时候,与地下各种东西相撞所形成的。在与地下坚硬的物体相撞的时候,钻孔就会收到很大的挤压力,迫使钻孔的前进。除此之外,钻孔在进行工作的时候,由于所受的压力很大,超出了钻孔所承受的范围,这就会使钻孔变形,这就是钻孔屈曲。因为钻孔屈曲的出现,就会出现很多的问题,譬如:使得摩擦阻力增大、钻压传递困难、易发生卡钻事故,且不利于井壁的稳定和井眼轨迹的控制,除了这些之外,还有因为钻孔已经变形,所以它的轨迹就会发生变化,不再像以前那样的前进,这是很危险的。钻孔屈曲的形成主要就是钻孔受到了很大的压力,这个压力超出了自身所承受的范围,这就导致了钻孔屈曲,在深深的地下,就像是在大海里是一样的,甚至地底的压力比海里的还要大很多,这也就是为什么人类在大海中深入的深度远远超过地底的原因吧。这也就可以想象地底的压力到底有多大了,在这样大压力的环境中,没有足够的坚硬,没有足够的力量是不能够在地底深入的,因为这样不仅会使驾驶员处在危险的处境中,更会使钻孔受到极大的损害,甚至无法修复,毕竟一个好的钻孔也价值不菲。钻孔的屈曲行为对地底的深入研究是有很大影响的,甚至会起到决定性的作用,所以,解决钻孔屈曲的问题就变得至关重要了,因为这将直接影响到人类对地底的探索,可能会使得我们与地底的一切失之交臂。
  2.2 钻孔的几何描述
  钻孔是深入地底的钻具的主要组成部分。钻孔,顾名思义就是钻具的主干,是支撑钻具工作的只要动力来源。在几何的方面来说,钻孔是除了钻头以上水龙头以下之外钻具的其余部分,钻孔的组成主要包括,方钻杆、钻杆、钻铤、井下动力钻具设备以及井下其他的辅助钻井工具,就是因为这些,使得钻孔成为了地底钻具的主要组成部分,钻孔因为安装了动力组成部分,所以,就是地底钻具的主要动力源泉。除此之外,因为地底的巨大压力,以至于钻孔必须要有足够的坚硬度,这就说明了钻孔还有的一个功能,那就是为地底钻具提供了足够的支撑力,以至于使得钻孔不能有屈曲的现象出现,这就要使得钻孔有足够的坚硬度。钻孔的几何组成是:方钻杆→钻杆→加重钻杆→转换接头→钻铤,这样的组成方式是有科学依据的,在多次的试验和模拟中创建,再根据实际操作中所出现问题的改良,最终以这样的方式组装。钻孔对地底的更深入研究有很多大的作用,是地底钻具的重要组成部分。所以,地底的更深入研究将取决于是不是有更坚硬、更有强大动力的钻孔,这样一来,研究钻孔就变得很重要了。
  2.3 钻孔的模型建立
  钻孔是钻具的重要组成部分,是对地底深入探究有很大作用的,但随着对地底更深入的研究,钻孔明显就变得不能跟上地底深入的脚步了,这就出现了钻孔屈曲的问题,所以,对钻孔更深层次的研究就变的很重要了,研究之前,我们就需要仔细了解钻孔的结构及作用了。
  根据上面的钻孔的结构模型,我们可以看到,钻孔的结构主要是方钻杆→钻杆→加重钻杆→转换接头→钻铤,这样的结构模型是根据科学的依据进行组装的,它是有自己作用的,不是随便的进行的排列,根据科学的试验,这是最完美的组合方式。每个部分都有自己的作用,在进行深入地底的探险中,他们的各个部分都会起到很重要的作用,正是因为这些原件的存在,我们才能在地底的探险中取得那些骄人的成就:钻孔还有其他的模型,譬如:钻孔有限元分析法。有限元分析法是以变分为原理发展出的理论,与力学原理相比,有限元分析法可以更深层次的对地底复杂的地形以及突发状况的分析及所作出反应。钻孔的模型建立可以分为以下几个步骤:
  (1)确定所要写的文件名、标题以及所用的单位制
  (2)钻孔几何参数以及相关参数要完成初始化
  (3)进入到前置处理器,可以对建模单元的类型、材料等属性完成定义工作,创建节点和模型单位。
  各种模型共同构建了钻孔的稳定性,使得钻孔能更好的工作,完成地底的探究就有了很大的可能。
  3.结束语
  随着社会的发展,科技的进步,使得人类对各种新事物都有了很高的好奇心,这就促进了各种探险的成立。其中首当其冲的就是对地底的探究,因为地底的神秘已经使得人类好奇了很久的时间,在进行地底探究的过程中,我们获得了无法想象的好处以及见识大了自然的神奇,这就导致了我们对更深地底兴趣的无限加大,为此,我们付出了巨大的努力,进入了地底探取各种资源,我们坚信,在不久的将来,随着科技的进一步发展,我们终将彻底了解地底,让它的资源为我们所用,愿这一天早日到来。
  参考文献
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