环空流体吸入式自激振荡脉冲射流调制元件结构优选研究

为充分利用井底水力能量提高破岩钻井效率,提出了环空流体吸入式自激振荡脉冲射流钻井技术。将数值模拟和试验研究相结合,分析了环空流体吸入式自激振荡脉冲射流调制元件结构参数的变化对射流破岩性能的影响。对比分析了调制元件的环空吸入量、出口流速、振荡腔负压值和进出口压差与射流破岩效果之间的关系,结果发现调制元件进出口的压差越大,射流破岩效果越好,二者呈显著线性相关。以调制元件进出口压差为优选依据,采用正交试验法,进行了数值模拟试验,优选了调制元件的结构参数,数值计算与试验结果吻合良好,表明分析环空流体吸入式自激振荡脉冲射流性能,优选调制元件结构的方法可行。所得结论可作为射流调制元件结构设计和优化的依据。     

簧阀阻断式脉冲磨料射流破岩的试验研究

为了充分利用井底水力能量提高钻速,提出了井下调制簧阀阻断式脉冲磨料射流钻井技术。模拟分析了簧阀阻断式脉冲磨料射流钻井工具的内部流场,确认了采用簧阀阻断式机构调制脉冲射流的原理可行。研制了簧阀阻断式脉冲磨料射流的原理样机,纯水射流的试验测试结果表明,簧阀阻断式脉冲射流破岩性能明显优于连续射流;基于正交试验法,优选确定了原理样机的结构参数,进而引入磨料,调制形成脉冲磨料射流。脉冲磨料射流破岩试验结果表明,岩石破碎孔的深度随着泵压增大而增大,而随着磨料浓度和喷距的增大,则先增大后逐渐减小,存在最优值。研究结果证实了井下调制簧阀阻断式脉冲磨料射流钻井方法的原理可行,可为实际技术发展提供依据。     

自激振荡脉冲射流动态特性的实验研究

通过实验研究了自激振荡脉冲射流重要参数相互之间的影响关系。实验结果表明:泵压升高,射流频率增加;腔长增大,射流频率降低;而且存在一个最佳腔长使脉冲射流压力峰值达到最大。实验结果与理论分析一致。     

基于数值模拟的多孔水射流破岩效率影响研究

高压水射流破岩是油气资源领域一个重要的技术，由于其破岩效率影响因素众多，研究手段受限，导致很难揭示其破岩机理。本文从数值模拟出发，运用动态非线性有限元法，基于ＡＮＳＹＳ／ＬＳ-ＤＹＮＡ进行不同井深条件下不同射流束数对破岩效率的影响研究。结果发现:水射流冲击砂岩首先在接触部位附近形成应力集中，整个冲击过程中，应力变化区域形状基本保持不变，应力最大值区域对称分布；多孔射流之间的间距对破岩深度的影响较大，适宜的射流间距可以提高破岩效率。     

围压条件下射流流场的数值模拟研究

本文建立了围压条件下井底射流流场的物理模型，采用标准的k-ε双方程模型，用有限元方法对围压条件下的紊流淹没射流进行了数值计算，并对模型的系数进行了优选。研究发现，在c1=1.60时得到的流场参数和实验结果吻合良好。计算结果表明，在射流出口速度不变时，射流的轴心无因次动压衰减规律、断面内的轴向速度分布规律和径向速度分布规律不随围压的变化而变化，射流的速度分布同样具有自相似性。从而为深井钻井中水力参数优选及高压水射流破岩设计提供了依据。     

自激振荡气蚀射流喷管内水声学理论及其应用

本文阐述了自激振荡气蚀射流动力学的研究内容、现状及发展趋势．利用流体瞬变流和水声学理论分析了自激振荡气蚀射流喷管内的流动规律，建立了喷管内水声学特性的特征方程，并给出了数值解．分析了外界扰动波在喷管内的传播规律，为优化设计喷管结构和实现无源控制射流流场提供了理论依据，并在此基础上，给出了适合钻头的自激振荡气蚀射流喷管的设计模式，计算结果表明在钻头体有限空间内安装自激振荡气蚀射流喷管，管子阶数不宜超过２，喷管出口直径最好在３～７毫米内。     

脉冲流体射流泵喉管长度的研究

运用计算流体动力学,对多种面积比的脉冲流体射流泵内部流场进行了数值模拟。针对喉管不同断面的速度分布和壁面压力分析,得到了脉冲流体射流泵最优喉管长度,通过相应的试验研究,二者结果基本一致。     

射流速度对水射流破岩影响效果数值试验研究

水射流破岩技术在许多工程领域有着广泛的应用,但是其破岩效率影响因素众多,作用机理复杂。通过建立水射流数值模型,运用动态非线性有限元法,基于ＡＮＳＹＳ／ＬＳ－ＤＹＮＡ进行不同井深条件下射流速度对岩石破坏效率影响研究,结果表明:射流速度对高压水射流破岩的影响较大,水射流冲击岩石在接触部位附近形成应力集中,岩石的塑性应变围绕射流孔径大致呈对称变化规律,随着射流速度增加,破岩深度迅速增加,两者呈线性关系增长。     

广州蓄能水电厂球阀振荡问题的探讨

2003年8、9月间广蓄电厂B厂发生了多次球阀水力振荡事件,其现象为机组的球阀在下游密封投入的状态下发生自激振荡,并引起其它机组共振。对其产生自激振荡的原因从球阀密封结构的角度进行分析,并介绍计划进行的技改方案及探讨进一步的解决方向。     

预测水机材料空蚀速率的计算模型研究

采用半数学分析与半图解的方法,导出一个在稳态流条件下预测水机材料质量损失速率的计算公式,它是空化流体条件(如强度大于材料破断强度的压力脉冲速率 NR和脉冲应力 σ,受冲击的平均面积 S等)和材料性能(如屈服应力σy,破断强度σR,硬化层深度L,应力应变关系指数n等)的函数。因气泡破裂产生了作用于材料上的压力脉冲,因此,空化流体对材料的侵蚀特性可用包含应力脉冲高度和受冲击面积大小两个变量的二维直方图来描述,而建立直方图需完成点蚀速率和脉冲高度测量两种试验。计算质量损失速率所需的 S和 σ等参数,可在二维直方图的帮助下求出。对于316L不锈钢而言,模型预测计算结果与文丘里管空蚀实测结果基本一致。     

NUMERICAL SIMULATION OF ROCK BREAKING MECHANISM WITH HIGH-PRESSURE WATER JET

Based on the analysis of experimental results.the rock damage model and the damage coupling model suitable for the whole rock breaking process with water jet were established with continuous damage mechanics and micro damage mechanics, and the numerical method was developed with continuum mechanics and the FEM theory. The rock breaking mechanism with water jet was studied systematically with numerical simulation for the first time in the field of water-jet rock breaking. The numerical results agree with the experimental ones which shows that the presented method is reasonable and can reflect the reality of water-jet rock breaking. The conclusion can be applied in practice.     

广东省抽水蓄能电站工程勘探技术

通过在广东省抽水蓄能电站工程的勘探实践,论述了"打滑"岩层、裂隙发育破碎地层以及深孔勘探的方法,指出金刚石钻头参数的选择对于提高"打滑"岩层钻进效率的重要性;金刚石喷射式反循环钻进技术能有效提高裂隙发育破碎地层的岩心采取率;合理采用绳索取心钻进等技术能提高复杂地层深孔勘探的经济技术效益。     

THEORETICAL AND EXPERIMENTAL STUDY ON THE CONICAL SWIRLING WATER JET FLOW

This paper is concerned with theoretical and experimental study on theconical swirling water jet flow.Based upon the theoretical analysis,the experiment on thestructural characteristics of swirling water jet flow including the velocity and pressure dis-tribution laws,on which the parameters of the jet,nozzle and directional blades havemore or less influence,was carried out in CSSRC by using a 3-D LDV in order to optimizea new high-efficiency jet instead of swirling drilling bit for rock-breaking and continuouslydrilling,and to meet the demand of radial horizontal drilling technology.Meanwhile basedon the experimental results,the numerical simulation was conducted for the conicalswirling water jet in the immersed well-bottom flow by solving the RANS equations in the3-D body-fitted coordinate system with the k-ε turbulence model.The numerical resultsare consistent with the experimental data,and lead to some conclusions which are impor-tant for applying the conical swirling water jet to the petroleum drill     

振孔高喷灌浆在三峡工程中的应用

三峡工程电源电站施工围堰防渗采取了振孔高喷防渗墙的形式。振孔高喷防渗墙是采用高压喷射注浆技术构筑的连续板墙状凝结体结构。振孔高压喷射注浆是一种钻喷一体化的高喷灌浆技术，以大功率的振动锤将带有特制喷嘴的高喷杆快速向下振孔，同时用高压设备使浆液、水及气成为高压流从喷嘴中喷射出来，冲击、破坏土体。当钻杆到达预定岩面后．以一定速度向上提升钻杆．使浆液与风化砂强制混合，待浆液凝固后，便形成了防渗墙。检测表明，三峡工程电源电站施工围堰高喷防渗墙施工质量优量．各项性能均满足设计要求．     

振孔高喷灌浆在三峡工程中的应用

三峡工程电源电站施工围堰防渗采取振孔高喷防渗墙形式。振孔高压喷射注浆是钻喷一体化的高喷灌浆技术，以大功率的振动锤将带有特制喷嘴的高喷杆快速向下振孔，同时用高压设备使浆液、水、气成为高压流从喷嘴中喷射出来，冲击、扰动土体。当钻杆到达预定岩面后，以一定速度向上提升钻杆，使浆液与土体强制混合，待浆液凝固后便形成防渗墙。检测表明，三峡工程电源电站施工围堰高喷防渗墙施工质量优良，各项性能均满足设计要求。     

水环境对水下钻孔爆破影响机制研究

为研究水下钻孔爆破中水环境对爆破效果的影响机制,以重庆新白沙沱长江特大桥3号墩基础水下爆破工程为例,对水下爆破钻孔爆破作用原理进行了分析,并使用ANSYS/LS-DYNA有限元程序分别对水下钻孔爆破与陆地钻孔爆破过程进行了数值仿真计算。在数值计算的基础上,结合爆破漏斗试验结果、冲击波特性和水介质固有特性,对陆地钻孔爆破和水下钻孔爆破的动力响应特征展开对比分析。研究表明:由于水环境的存在,水压的影响使水底界面附近的Mises等效应力小于同位置的陆地钻孔爆破处数值;在相同压力下,水下爆破漏斗体积均小于陆地爆破漏斗体积,在相同的药量条件下,水越深产生的爆破漏斗体积越小;同陆地钻孔爆破相比,水环境的存在会加快爆炸冲击波的衰减,从而削弱破岩效果。     

软岩钻进参数的选择与工艺改进

江西省有许多水工建筑物的持力层为白垩系和第三系软岩.为保证软岩的钻探质量,提高软岩钻探效率,介绍了第三系泥质粉砂岩软质岩层的钻进参数选择和钻探工艺.     

高喷技术在坝基防渗工程中的应用研究

为解决弓上水库坝基渗漏问题，运用高压喷射灌浆技术，通过单喷孔及围井试验，成功地解决了钻孔深83m，穿越粘土心墙，控制钻孔斜率，提高钻孔效率，防止粘土心墙劈裂等一系列问题，革新了钻孔工艺，改进了高喷设备及工艺，通过两年多的运用和质量检查，高压喷射灌浆防渗效果十分显著，较其它方案节约了大量投资，达到了预期目标，弓上水库坝基防渗工程无论从施工深度，处理的难度以及工序的复杂性均属国内罕见，为解决我国堤坝、涵闸的渗漏问题积了实践经验。