近日，我院刘永红教授团队机械工程专业博士研究生韩延聪在高能等离子射流破岩方面取得重要进展，相关研究成果《高能等离子射流破岩的热特性及去除机理》（Thermal characteristics and removal mechanism of high energy plasma jet rock-breaking）发表在《Petroleum Science》上。《Petroleum Science》是石油工程领域的国际顶级期刊，目前影响因子为6.0（SCI一区）。论文第一作者为博士研究生韩延聪，通讯作者为刘永红教授和郑超教授，中国石油大学（华东）为唯一署名和唯一通讯单位。该研究得到山东省海外优青、山东省泰山学者项目、国家自然科学基金、装备预研教育部联合基金、国家资助博士后研究人员项目、山东省博士后创新项目等的联合资助。
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高能等离子射流破岩技术因为其能量密度大、破岩效率高、无机械磨损、可钻探高硬度岩石等优点，被认为是进行深层硬岩钻探的一种具有较大潜力的新型钻井技术。然而，目前关于等离子射流破岩机理的相关研究尚不够深入。
等离子射流破岩机理图
本文通过实验与数值计算相结合的手段，深入探究了花岗岩在等离子射流作用下岩石的内部温度分布特性及其热去除机理。研究结果表明，等离子射流破岩可定性分为3个阶段。其中，破岩初期主要为热散裂，散裂温度门限值约为557 ℃，在破岩中期热熔与散裂作用并存，在后期则以高温熔融去除为主。本研究结果可为推进高能等离子射流破岩钻井的工程应用提供理论指导。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.petsci.2024.12.017
