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摘要
符号说明
第一章 绪论
1.1 坚硬、弱研磨性地层钻井概述
1.2 粒子钻井技术简介
1.2.1 工作原理
1.2.2 粒子钻井技术发展过程
1.2.3 PID钻头发展过程
1.2.4 PID钻头破岩机理
1.3 研究概况
1.3.1 并下流场仿真方面
1.3.2 岩石的破坏方面
1.4 课题的研究意义、方法及内容
1.4.1 研究意义
1.4.2 研究方法
1.4.3 研究内容
1.5 本章小结
第二章 含粒子钻井液射流、岩石裂纹扩展求解模型的确立
2.1 含粒子钻井液射流的数学模型
2.1.1 湍流模型
2.1.2 离散相模型
2.1.3 边界条件
2.2 岩石裂纹扩展有限元法理论研究
2.2.1 单位分解法
2.2.2 扩展有限元法
2.2.3 应力强度因子理论
2.2.4 复合型裂纹断裂依据
2.3 本章小结
第三章 含粒子钻井液射流井底流场分析
3.1 概述
3.2 PID钻头的物理模型
3.3 PID钻头喷嘴喷射性能分析
3.3.1 粒子轨迹
3.3.2 井底速度流线和矢量
3.3.3 压力分布规律
3.4 小钢珠直径对井底流场性能的影响
3.4.1 速度流线对比
3.4.2 压力峰值对比
3.4.3 湍流动能对比
3.5 小钢珠体积分数对井底流场性能的影响
3.5.1 速度流线对比
3.5.2 压力峰值对比
3.5.3 湍流动能对比
3.6 钻头喷嘴入口压力对井底流场性能的影响
3.6.1 粒子轨迹对比
3.6.2 速度流线对比
3.6.3 并底岩石表面压力对比
3.6.4 井底岩石表面粒子质量浓度分布对比
3.6.5 井底岩石表面湍流动能对比
3.7 围压对井底流场性能的影响
3.7.1 粒子轨迹对比
3.7.2 速度流线对比
3.7.3 井底岩石表面压力对比
3.7.4 井底岩石表面粒子浓度分布对比
3.7.5 井底岩石表面湍流动能对比
3.8 钻头转速对井底流场性能的影响
3.8.1 建立旋转流域物理模型
3.8.2 粒子轨迹
3.8.3 速度矢量分布规律
3.8.4 井底岩石表面压力对比
3.8.5 XOY面上的粒子质量分布情况
3.8.6 井底壁面剪切应力分析
3.9 本章小结
第四章 岩石内部初始裂纹扩展过程数值模拟
4.1 概述
4.2 裂纹扩展有限元模拟
4.2.1 带有初始裂纹岩石的有限元模型
4.2.2 不同角度初始裂纹岩石扩展路径分析
4.2.3 不同角度初始裂纹岩石尖端应力分析
4.2.4 结论
4.3 本章小结
第五章 结论与展望
5.1 结论
5.2 展望
参考文献
致谢
研究成果及发表的学术论文
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