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大直径救援井井底流场模拟与实验研究
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作者 赵研 刘松赫 +7 位作者 郝世俊 赵江鹏 李沛舒 王学博 于永平 高科 董博 张博 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第9期247-255,共9页
【目的】针对大直径潜孔锤扩孔钻进技术在矿山救援中面临的井底流场复杂、排渣困难问题。【方法】为揭示钻进参数对井底流场及排渣效率的影响规律,优选钻进参数组合,采用计算流体力学−颗粒轨道模型方法,建立了潜孔锤反循环排渣流场数值... 【目的】针对大直径潜孔锤扩孔钻进技术在矿山救援中面临的井底流场复杂、排渣困难问题。【方法】为揭示钻进参数对井底流场及排渣效率的影响规律,优选钻进参数组合,采用计算流体力学−颗粒轨道模型方法,建立了潜孔锤反循环排渣流场数值模型,分析了机械钻速3.0 m/h下的井底流场的流速分布、岩屑运移及清渣率变化规律。研制了大直径多相流井底反循环模拟装置,该装置具有调控多种钻进参数以及记录井底岩屑运移轨迹的功能,基于该装置采用模拟岩屑开展双相流井底反循环实验,探究钻井液泵量与钻头转速对流场的影响规律。基于经实验验证的数值模型设计了两因素三水平正交实验。【结果】清渣率随钻井液泵量增大而提升,但增益效果随泵量增大而衰减;清渣率随钻头转速增大呈先升后降趋势,在钻头转速达到15 r/min时为最佳。正交实验表明,当处于较高泵量和中等转速工况下,流场排渣效果较好;在机械钻速3.0~6.2 m/h,实现最佳排渣效果的钻进参数组合为钻井液泵量216 m^(3)/h、钻头转速15~20 r/min。【结论】研究结果为大直径救援井钻进规程参数的合理选取提供了理论参考,有助于提升钻孔救援工程成孔速率。 展开更多
关键词 钻孔救援 大直径潜孔锤 钻进参数 岩屑运移 排渣效率
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