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新型直旋混合射流破岩特性及机理分析
  • ISSN号:0253-987X
  • 期刊名称:《西安交通大学学报》
  • 时间:0
  • 分类:TE21[石油与天然气工程—油气井工程]
  • 作者机构:[1]重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室,重庆400030, [2]重庆大学复杂煤气层瓦斯抽采国家地方联合工程实验室,重庆400030
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划资助项目(2014CB239206);国家自然科学基金资助项目(51404045,51374258);长江学者和创新团队发展计划资助项目(IRT13043);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(CDJZR12248801).
中文摘要:

为了揭示直旋混合射流的破岩机理,开展了直射流、旋转射流与直旋混合射流的冲蚀实验,并利用3DPIV测试系统获得了3种射流的速度场,通过对比分析相同靶距下冲孔深度及射流速度沿径向的分布规律,揭示了直旋混合射流的损伤破岩特性。结果表明,直旋混合射流可消除旋转射流的中心低速区和冲孔的中心凸台,该射流沿径向的分布宽度和破岩直径大于直射流,射流结构可分为直射流区、强旋射流区、弱旋射流区和外围射流区。直射流区的冲击破岩能力主要取决于射流能量;强旋射流区具有较大的径向和切向速度,当对岩石施加径向张力和周向剪力且在其合速度小于直射流的情况下,该区破岩深度仍可达到直射流区破岩深度;在弱旋射流区,受直射流和强旋射流的共同作用,岩石强度降低,但当三向速度均较小时亦能有效破岩;外围射流区主要是通过返回流携带岩屑对孔壁起磨削作用。

英文摘要:

To reveal the rock breaking mechanism of straight-swirling integrated jet, the erosion experiments of straight jet, swirling jet and straight-swirling integrated jet were carried out, and the velocity fields of the three jets were obtained by 3DPIV. The damage characteristics of straight-swirling integrated jet were revealed via comparative analyses for distribution laws of hole depth and jet velocity along radial direction at the same target distance. The results show that the straight-swirling integrated jet eliminates the low velocity area and the hole center boss of swirling jet, and both the jet distribution width and hole diameter are bigger than those of straight jet. The jet structure can be divided into straight iet area, high swirl strength jet area, low swirl strength jet area and periphery jet area; the jet energy of straight jet area decides the capacity of rock breaking; high swirl strength jet area has high radial and tangential velocity, thus long depth hole near that by straight jet can be drilled by radial tension and circumferential shearing force under the condition of resultant velocity lower than straight jet; rocks in low swirl strength jet area are damaged by both straight and swirling jets, which decrease the rock strength, and the broken rocks can be transported effectively in this lower velocity area, where rock breaking of periphery jet area results from the wearing of returning jet with rock debris.

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期刊信息
  • 《西安交通大学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中华人共和国教育部
  • 主办单位:西安交通大学
  • 主编:陶文铨
  • 地址:西安市咸宁西路28号
  • 邮编:710049
  • 邮箱:xuebao@mail.xjtu.edu.cn
  • 电话:029-82668337 82667978
  • 国际标准刊号:ISSN:0253-987X
  • 国内统一刊号:ISSN:61-1069/T
  • 邮发代号:52-53
  • 获奖情况:
  • 美国《工程索引》(EI光盘版)定期收录的中文期刊,《中文核心期刊目录总览》综合类核心期刊,科技部《科技论文统计与分析》统计源,《中国科学引文数据库》刊源,获全国高校优秀科技期刊一等奖,“百种中国杰出学术期刊”称号,中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),美国数学评论(网络版),德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:27275