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题名极地深层热水钻回水软管及注热软管热流特性研究
被引量：1
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作者
来兴文
李亚洲
李冰
汪月
张在兴
李小冰
王超
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机构
中国地质大学(北京)工程技术学院
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出处
《冰川冻土》
CSCD
2024年第2期637-649,共13页
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基金
国家重点研发计划项目(2021YFC2801403)
国家自然科学基金项目(41941005)资助。
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文摘
深层热水钻是开展极地冰下湖洁净钻探取样的重要工具。井下回水系统是深层热水钻的关键组成部分,主要包括回水软管、注热软管、潜水泵和回水腔等。回水软管用于抽取回水腔中的融水至地表以实现循环利用,而注热软管则用于将地表热水注入回水腔以防止其冻结。回水软管和注热软管的热流特性对井下回水系统设计十分重要,但目前还未开展系统研究,其压力损失和温度损失的变化规律尚不清楚。本文首先基于达西-魏斯巴赫公式和苏霍夫温降公式提出了回水软管和注热软管热流特性的理论计算方法;然后,在COMSOL Multiphysics 5.6软件建立了两种软管热流特性的数值模拟方法,并与理论计算结果进行了对比;最后,系统分析了流量、内径、长度、进口水温、导热系数、内壁粗糙度、冰层温度、壁厚等因素对回水软管与注热软管压力损失和温度损失的影响规律。研究结果指出了影响回水软管与注热软管热流特性的主导因素,得到压力损失和温度损失的大小,从而为设计安全高效的井下回水系统提供了理论支撑。
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关键词
冰下湖
深层热水钻
回水软管
注热软管
压力损失
温度损失
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Keywords
subglacial lakes
deep hot-water drill
return-water hose
heat-injection hose
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分类号
P634
[天文地球—地质矿产勘探]
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题名极地深层热水钻回水软管伴热功率数值模拟研究
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作者
李小冰
李冰
李亚洲
刘艺倬
张在兴
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机构
中国地质大学(北京)工程技术学院
极地地质与海洋矿产教育部重点实验室
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出处
《钻探工程》
2024年第S01期51-60,共10页
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基金
国家重点研发计划项目“极地大深度冰盖快速钻探关键技术与装备”课题三“高承压多功能软管及其绞车系统”(编号:2021YFC2801403)
国家自然科学基金青年科学基金项目“可回收式热融钻具孔壁冻融过程的传热规律研究”(编号:42206255)。
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文摘
极地深层热水钻通过高温高压热水融冰钻进,主要用于快速钻穿冰盖后向其中下放科学监测仪器或获取冰下环境样品。回水腔是深层热水钻重要的组成部分。钻进后的融水上返到回水腔后,通过潜水泵抽吸,经回水软管返回地表。由于极地冰层温度很低,加之深层热水钻回水软管较长,这导致回水软管内的融水在上返过程中存在被冻结的风险。因此,在回水软管内铺设具备电加热功能的伴热电缆,对避免回水软管内融水的冻结以及深层热水钻的稳定运行具有重要意义。目前,尚没有对回水软管所需伴热功率的研究。为此,本文首先对回水软管可能面临的正常工况、停钻工况、干烧工况和解冻工况进行了分析,然后基于COMSOL Multiphysics 6.0软件建立了4种工况下伴热功率的数值模拟方法,主要对回水软管伴热功能的运行功率、运行时间和安全功率上限进行了研究。研究结果给出了回水软管伴热功能在4种工况下的运行策略,为回水软管伴热电缆的设计提供了参考。
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关键词
冰下湖
热水钻
回水腔
回水软管
伴热功率
极地钻探
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Keywords
subglacial lake
hot-water drill
return-water cavity
return-water hose
heat tracing power
polar drilling
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分类号
P634
[天文地球—地质矿产勘探]
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题名冰川-2型热水钻研制及其在海螺沟冰川上的应用
被引量：3
- 3
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作者
王茂海
李纲
沈颖
黄茂桓
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机构
中国科学院兰州冰川冻土研究所
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出处
《冰川冻土》
CSCD
北大核心
1996年第S1期375-379,共5页
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基金
国家自然科学基金
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文摘
冰川-2型热水钻为组装式,有动力、供水、加热、高压钻进和导向系统。便于搬运和操作,进尺快、安全、成本低。1994年在海螺沟冰川消融区打下4个百米以上深孔,抵达冰川底部。测得冰川厚度与1983年雷达测厚十分接近。
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关键词
冰川-2型热水钻
海螺沟冰川
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Keywords
hot water jet of model Glacier-2, Hailuogou Glacier
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分类号
P343.6
[天文地球—水文科学]
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题名极地冰架热水钻钻头测控系统研制
被引量：1
- 4
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作者
周巧娣
同懿
余小非
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机构
杭州电子科技大学电子信息学院
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出处
《电子技术应用》
北大核心
2017年第8期66-68,共3页
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基金
国家高技术研究发展计划(863计划)(2011AA090401)
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文摘
针对冰架热水钻在南极极端条件下的应用,设计并实现了一套南极冰架热水钻钻头测控系统。该系统以STM32微处理器为核心,结合RS485远程通信,实现了钻头温度、压力、位移、姿态、声学孔径等参数的实时获取,并能够通过对随钻换向舱内的高压水流电磁阀进行控制实现射流方向的切换。测试结果表明,系统能够在高低温条件下稳定可靠地工作,满足在南极工作的需求。
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关键词
冰架
热水钻
STM32
测控系统
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Keywords
ice shelf
hot-water drill
STM32
measurement and control
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分类号
TN409
[电子电信—微电子学与固体电子学]
TP274.4
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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题名南极冰下基岩热水驱动快速取心钻具研究
被引量：2
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作者
杨阳
范晓鹏
达拉拉伊
刘安
杨巍
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机构
吉林大学建设工程学院
吉林大学极地研究中心
中国石油天然气股份有限公司吉林油田分公司扶余采油厂
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出处
《探矿工程（岩土钻掘工程）》
2017年第7期48-51,共4页
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基金
国家自然科学基金项目"热水钻快速取芯孔内流场研究"(编号:41506216)
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文摘
南极大陆冰下基岩岩心对研究南极大陆地质构造及成因具有重要意义,目前尚没有任何一个国家在南极内陆成功钻取冰下基岩样品,研制可快速钻至冰岩界面并完成基岩采样的钻进设备迫在眉睫。针对极地冰下基岩取样技术难题,提出了一种可结合热水钻系统使用的采用热水驱动的冰下基岩取心钻具概念设计。该钻具系统采用常规热水钻完成南极大陆上覆冰层钻进,然后更换热水取心钻具穿过已有钻孔快速到达冰岩界面,完成冰下沉积物和基岩取心钻进,大大缩短基岩取心时间,提高钻进效率。结合中国自主研发的热水钻系统参数,对螺杆马达压力损失和输出扭矩进行理论计算,提出了螺杆马达选择依据。该技术有望在未来极地冰下基岩取心钻进中发挥重要作用。
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关键词
冰下基岩
取心钻进
孔底动力
热水钻
南极
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Keywords
subglacial bedrock
coring drilling
downhole driving
hot water drilling
Antarctic
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分类号
P634.4
[天文地球—地质矿产勘探]
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