《岩石鑽進過程閃溫產生機理與演變規律》是依託武漢大學，由楊曉峰擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：岩石鑽進過程閃溫產生機理與演變規律
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：楊曉峰
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
岩石鑽進過程產生的閃溫不但是造成刀具材料失效導致鑽進效率降低的重要微觀機制，而且還成為引起瓦斯爆炸的巨大隱患，是提高岩石鑽進效率和安全性研究中必須面對的科學問題。然而目前國內外一直缺乏岩石鑽進過程閃溫問題的相關報導，而且迄今尚無岩石鑽進過程閃溫的計算模型可供參考。深入掌握岩石鑽進過程閃溫發生的機理和演化規律，是亟待解決且頗具挑戰性的研究課題。本項目將建立岩石鑽進過程熱源模型，研究岩石破裂熱和摩擦熱的突變釋放規律，揭示岩石鑽進過程閃溫產生的機理，探討岩石鑽進過程閃溫的影響因素，掌握閃溫基本特性及演化規律，建立適合工程現場套用的岩石鑽進閃溫解析計算模型。研究成果為保證岩石鑽進工程的高效安全實施提供新的理論基礎，對保障能源安全穩定供應等重大工程問題有著重要的學術意義和工程套用價值。
結題摘要
岩石鑽進過程產生的閃溫既是造成刀具材料失效、導致鑽進效率降低的重要微觀機制，還可能成為引起瓦斯爆炸的巨大隱患，是提高岩石鑽進效率和安全性研究中必須面對的科學問題。項目採用理論分析與實驗相結合的研究方法，針對岩石鑽進過程閃溫問題開展深入研究，取得了一定研究成果。（1）研究了岩石鑽進紅外熱像測試技術，開發岩石鑽進紅外熱像測試系統及水射流輔助岩石鑽進綜合測試平台，利用紅外熱像儀對岩石鑽進過程的熱效應進行觀測，突破了制約傳統岩石鑽進刀具溫度採集技術的發展瓶頸，為閃溫問題理論建模提供了可靠實驗保證和有效參考依據。（2）研究完整地提出了導致岩石鑽進熱效應的各種熱源模型，進一步理順了岩石鑽進過程不同能量間的轉化關係，深入分析得出接觸面上熱量的集中釋放是造成閃溫產生的根本原因，糾正了以前對岩石鑽進過程能量轉化認識上的誤區，為岩石鑽進過程刀具岩石接觸面的溫度計算奠定了基礎。（3）通過熱力學分析建立了描述接觸面溫度變化的傳熱微分方程，結合實驗揭示了岩石-刀具接觸面的微觀特徵，引入了接觸係數概念，建立了不同條件下岩石鑽進過程刀具岩石界面閃溫解析計算模型。（4）利用SEM實驗深入研究了岩石鑽進閃溫對刀具性能的影響，研究表明閃溫是導致點蝕早期發生的主要原因;刀具的穿晶斷裂行為也與閃溫密切相關，實驗結果同時驗證了閃溫模型的可靠性。（5）研究了典型非光滑仿生表面在不同地層中的減阻散熱性的具體機制，開發了新型仿生表面鑽頭，提高了鑽進效率，研究為解決岩石鑽進刀具失效和鑽進效率問題提供了新的思路。研究成果為保證岩石鑽進工程的高效安全實施提供新的理論基礎，對保障能源安全穩定供應等重大工程問題有著重要的學術意義和工程套用價值。
