在淹没条件下喷咀距离对射流冲蚀岩石体积影响的实验研究

钻头喷咀距井底岩石面的距离关系到洗井液射流能量能否被充分利用。 用入口为圆锥形的喷咀产生的淹没非自由射流冲蚀人造砂岩及天然岩石的实验证明,随着喷咀与岩石面距离的增加,射流冲蚀岩石体积也增加,在某一个距离上冲蚀体积达到最大值。这个距离大于射流的等速核长度。距离继续增加,射流冲蚀岩石的体积减少直到为零。 产生最大冲蚀体积的距离与喷咀结构有关,与射流压力与冲蚀时间无关。 淹没非自由射流冲蚀岩石的主要原因之一是在射流中存在有空化冲蚀现象。     

双级PDC钻头井底应力场分析

介绍了双级PDC钻头特征,建立了双级PDC钻头的井底应力场分析模型,给出了相关参数和边界条件以及分析方法,利用有限元方法对双级钻头井底进行三维应力场数值分析得到了井底应力场云图和曲线图,并与常规钻头井底应力场进行了对比.分析和研究认为,双级PDC钻头井底形成了径向应力小、周向应力大的二次应力场,等效应力卸载明显,且总等效应力是常规钻头的85.56%,提高机械钻速的潜力较大.     

常压下淹没自振空化射流冲蚀岩石效果的试验研究

本文对常压下淹没自振空化水射流进行了试验研究,着重研究了风琴管空化喷嘴的冲蚀效果及其影响因素。对自振空化喷嘴的结构关系和设计模式进行了理论推导,并用半理论的方法对风琴管空化喷嘴和脉冲空化喷嘴进行了设计。用风琴管空化喷嘴、脉冲空化喷嘴和锥形喷嘴做了不同喷距时的冲蚀人造砂岩试验,得出了喷距影响规律。研究结果表明,自振空化喷嘴的冲蚀效果明显优于锥形喷嘴。在此基础上,通过对常压下风琴管空化喷嘴的冲蚀效果及其影响因素的研究,得出了一些规律性结果,为喷嘴优化设计提供了依据,使自振空化射流在工业上得到了广泛的应用。     

自振空化水射流冲击压力脉动的实验研究

研究了在常压和围压达到６ＭＰａ条件下，时域和频域上自振空化水射流的压力脉动特性．给出了评价压力脉动特性优劣的三个参数：最大脉动峰值压力、压力脉动幅度和脉动压力峰值差，得到了三个参数沿轴向和径向的变化规律及喷距、泵压、围压对射流压力脉动的影响规律。实验表明．自振空化射流存在最优喷距．在此喷距下脉动最强；在常压和围压条件下脉动规律不同，脉动随围压的升高而加剧．通过对风琴管脉冲喷嘴的改进，得到了一种新型的自振空化射流喷嘴。实验证明．这种新型喷嘴可提高射流的压力脉动强度及破岩效果。     

自振空化射流研究与应用进展

介绍一种新型射流——自振空化射流的设计原理、冲击压力特性、冲蚀破岩特性和现场应用情况。研究表明，以风琴管结构为基础设计的喷嘴可以产生强烈的自振空化射流，与锥角为 120°的普通锥形喷嘴相比，冲击压力脉动幅度和峰值分别提高24 ％和37 ％，冲蚀岩石效果提高1～2倍。自振空化射流已成功应用到石油工程中，研制出自振空化射流钻头、高压旋转自振空化射流处理近地层技术和自激波动注水技术，取得明显的经济效益。     

具有共振腔的喷嘴紊流射流特性试验研究

对带有共振腔的特种喷嘴进行了试验研究。试验得到了脉冲射流并给出了定量数据。这种脉冲射流除了具有脉冲性能外,还同样具有一般射流的特性。射流结构分为初始段和基本段,且在基本段中射流存在自模性。本文给出了其数学表达式以及轴心速度沿喷距的变化规律。文中给出的脉冲射流的定性和定量结果将有助于射流技术的发展及其在喷射钻井中的应用。     

射流激励式振荡器的数学模型及实验研究

本文对射流激励式亥姆霍兹式流体振荡器进行了理论分析,运用流体瞬变流理论和流体自持振动理论,分析并推导出设计这种流体振荡器的数学模型。通过射流流场轴心动态压力信号的测试和功率谱分析,用射流冲蚀一级标准岩样,研究了这种振荡器对射流的调制作用,以及振荡器出入口形状、腔室结构尺寸对其冲蚀性能的影响。由实验确定了这种流体振荡器的最佳入口形状以及腔室结构尺寸范围,证实了这种振荡器可以产生很大的压力振荡,得到了射流轴心压力随无因次喷距的变化规律。     

井底边界条件下单喷嘴射流流场的数值模拟

用数值模拟的方法研究了符合井底边界条件的轴对称单喷嘴淹没非自由射流流场，给出了不同喷嘴直径、不同喷速、不同喷距下的流场矢量图，并研究了上述工况下的射流轴心速度衰减规律。结果表明，除射流区、撞击区、漫流区、返回区之外，还存在一明显的回流旋涡区，射流出口雷诺数对轴心速度衰减的影响很小，而漫流的存在使得射流轴心速度在靠近井底的区域内受到很大程度的影响．数值模拟结果和有关实验数据有较好的一致性。     

聚丙烯酰胺浆体旋转射流速度分布的实验研究

利用先进的粒子成像技术及实验系统研究了聚丙烯酰胺水溶液旋转射流的速度结构。实验结果表明 ,聚合物对旋转射流的速度分布有较大影响。旋转射流轴向速度的最大值仍位于射流轴线上 ,在喷距超过 4倍喷嘴直径后出现轴向速度的自相似区域。径向速度分布比较复杂。在射流外部 ,流体向射流轴心方向流动 ;而在内部存在着径向速度为正值的核心体。旋转射流的切向速度分布相当于射流中存在一个旋转的涡核。涡核内部的切向速度随半径呈线性增加 ,涡核边界处的切向速度最大。喷距超过 4倍喷嘴直径以后的涡核呈锥体状 ,并以 3 5°锥角沿流向扩展 ,表现出速度的自相似性。切向速度随喷距的变化呈现出两个以喷距等于 4倍喷嘴直径为界的线性降低阶段