140GHz毫米波岩石钻探技术研究

王修昌; 王晓洁; 吴大俊; 张立元; 汤允迎

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140GHz毫米波岩石钻探技术研究

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利用高功率微波加热熔化岩石实现地下快速破岩是全新的钻探技术,具有潜在技术优势。基于140 GHz高功率毫米波系统开展了高功率毫米波能量加热穿透岩石的快速钻井技术研究,测量并分析岩石在微波电磁场下的介电损耗特性,采用多物理场耦合法定量模拟不同波束尺寸和入射功率下的岩石温度分布及烧蚀情况,发现峰值功率密度在1~2 kW/cm^(2)情况下毫米波已经可以在很短的时间内将岩石加热至3000℃以上发生相变直至蒸发。分析表明高功率短时间的微波加热方式可以有更高的效率,为下一步依托140 GHz高功率毫米波实验平台开展的相关钻岩实验提供指导。对井下毫米波长距离功率传输损耗等相关应用问题进行了探讨,探索未来高功率毫米波钻井应用可能性。

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来源
《微波学报》 |2021年第3期|85-91|共7页
作者
王修昌; 王晓洁; 吴大俊; 张立元; 汤允迎;
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作者单位

中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所;

中国科学技术大学;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类微波与超高频技术;钻探工程;
关键词
介电损耗; 高功率; 毫米波; 钻探;

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