矿冶工程

作者：吴丹, 金永平, 刘德顺, 万步炎

单位：湖南科技大学 海洋矿产资源探采装备与安全技术国家地方联合工程实验室,湖南 湘潭 411201

关键词：深海海底钻机,海牛号,深海钻探,金刚石钻头,海底天然气水合物,钻进取芯

基金：国家重点研发计划(2022YFC2805904)；国家自然科学基金(52275106)；湖南创新型省份建设专项经费(2020GK1021)

针对深海海底钻机金刚石钻头在钻进海底天然气水合物过程中有明显弹塑性变形的特点，基于Hertz接触修正理论，提出了一种适用于深海海底钻机天然气水合物钻进取芯的建模方法。首先，分析钻进过程中海底天然气水合物从弹性变形到弹塑性变形破岩机理，求得金刚石钻头在钻进过程中单颗粒金刚石受到的钻进压力和切削力；其次，根据单颗粒金刚石受力情况，得到整个钻头上钻压和扭矩与钻进参数的理论关系，从而建立金刚石取芯钻头力学模型；最后，分析得到在钻进海底天然气水合物时海底天然气水合物的饱和度与扭矩和钻压的关系曲线。以该方法进行海上试验，成功获取了海底天然气水合物样品，验证了该方法的可行性。该研究成果可为深海取芯钻机钻头参数的设计和高效率钻进取芯提供理论依据。

来源：2024年第4期

《矿冶工程》期刊编辑部

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