移动线形激光破岩耦合场仿真分析及实验研究

论文摘要

将激光技术与传统钻井技术相结合以实现高效破岩在油气开采领域具有极其重要的价值与前景。目前国内对静止点光束作用于岩石的破碎规律有一定的研究,而未对移动及不同形状激光束作用于岩石的破碎规律做相关研究。本文以实际钻井工况为背景,建立线形激光能量场分布数值模型,通过传热学相关理论建立了移动线形激光温度场分布数值模型。采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对移动线形激光作用花岗岩过程进行了热力耦合瞬态仿真,得到了移动线形激光作用花岗岩温度场的分布规律,以莫尔-库伦破坏准则为依据,仿真模拟了激光热应力作用下花岗岩的破损形貌。通过实验数据与仿真结果对比,验证了移动线形激光破岩温度场分布数值模型的合理性。由激光辐照前后花岗岩密度、孔隙度、单轴抗压强度的变化程度,得到了上述参数下激光对岩石损伤的相关数据,对合理匹配激光、机械两部分相关参数提供了一定数据支撑。

论文目录

• 1 引 言
• 2 移动线形激光温度场及传热模型的建立
• 3 岩石应力场及损伤模型的建立
• 4 移动线形激光与岩石作用有限元仿真
• 5 实验研究
•   5.1 实验方案
•   5.2 实验结果及分析
•     5.2.1 线形光斑辐照区域宏观形貌分析
•     5.2.2 岩石物理力学特性分析
• 6 结 论

文章来源

类型: 期刊论文

作者: 邓嵘,张文汀,康民强,敬斌杰

关键词: 激光技术,移动线形激光,数值模拟,有限元仿真,岩石破碎

来源: 激光与红外 2019年05期

年度: 2019

分类: 信息科技,基础科学,工程科技Ⅰ辑

专业: 物理学,石油天然气工业,无线电电子学

单位: 西南石油大学机电工程学院钻头研究所,中国工程物理研究院激光聚变研究中心激光技术工程部

基金: 四川省科技计划项目(重点)(No.18YYJC1146),四川省科技创新苗子工程项目(No.2018092)资助

分类号: TE24;TN249

页码: 535-542

总页数: 8

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