移动线形激光破岩耦合场仿真分析及实验研究

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.

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

所属期刊栏目：49

分类号：TN249;TE242.9(光电子技术、激光技术)

资助基金：四川省科技计划项目重点18YYJC1146;四川省科技创新苗子工程项目2018092

在线出版日期：2019-06-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：535-542