Dome A 冰盖底部冰-岩夹层取芯钻进破碎机理研究

针对极地冰-岩夹层钻进技术难题，开展了冰-岩夹层破碎机理研究。通过钻头切削具受力分析，对冰钻钻头、硬质合金钻头和PDC钻头切削机理进行了研究，确定了钻压、转速、切削具结构与钻速、扭矩和功率之间的关系，建立了数学模型，并对三种钻头进行了对比分析；借鉴金属切削理论，对钻进时产生的切削热量和温升进行了分析，建立了切削温升计算模型，确定了钻压、转速、切削具结构参数、地层性质等对切削具温升的影响规律；改造、研制了多功能钻进实验装置，能够实时检测钻压、钻进进尺、钻速、转速、扭矩、功率消耗、切削具温度、钻井液流量等参数；通过冰层、冰-岩夹层和岩层钻进实验，对钻压、转速、冰-岩样品、钻头类型等参数与钻速、扭矩和功率之间的关系以及切削具的温升进行了测试，并与理论计算进行了对比分析，确定了冰-岩夹层取心钻进钻头类型和钻进参数组合，为极地冰-岩夹层钻探施工提供了重要依据。