【摘 要】
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粒子冲击钻井是以高速球形硬质粒子冲击破岩为主,水力机械破岩为辅的一种钻井新技术,国外室内研究与现场试验表明,该技术可以提高深井硬地层的机械钻速2-4倍。根据国外现场的
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粒子冲击钻井是以高速球形硬质粒子冲击破岩为主,水力机械破岩为辅的一种钻井新技术,国外室内研究与现场试验表明,该技术可以提高深井硬地层的机械钻速2-4倍。根据国外现场的应用情况来看,粒子的粒径、材质、浓度等因素将影响到粒子破岩的效率,甚至加剧喷嘴的磨损和影响到设备的使用寿命。本文采用数值模拟、室内实验与理论研究相结合的方法对冲击破岩的粒子性质、实验喷嘴研究设计、粒子冲击破岩参数优选等方面进行了深入研究。
(1)研究分析了不同类型破岩粒子的组成与主要参数,完成了粒子在喷嘴内部加速原理以及喷嘴出口流速分布的分析;
(2)利用ANSYS/LS-DYNA有限元软件建立了粒子冲击破岩有限元模型,研究分析了粒子冲击破岩的微观机理以及粒子直径、入射角度、入射速度等参数对粒子破击岩石侵入深度的影响;
(3)通过粒子冲击破岩的室内实验,研究分析了喷距、入射角度、粒子粒径、材质、浓度等参数对粒子破岩效果的影响,验证了数值模拟的结果,选出了破岩效率高而粒子破碎率低的粒子类型。
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