防砂水平井旋转水射流解堵工艺参数优化实验

设计了水平井解堵效果评价地面实验装置，使用实际堵塞筛管进行了水平井旋转水射流解堵实验，研究了解堵效果与解堵液类型、施工排量、移动方式等施工参数间的定性关系，分析了其影响规律，并对解堵施工参数进行了优化。提出了‘‘阶段推进停留”取代以往的“匀速推进”解堵方式，解堵器每次推进1．5～2m并停留喷射2～4min可得到较好的解堵效果。在解堵过程中施工排量越大，解堵效果越好，实际施工中解堵排量不低于550～600L／min为宜；同时，使用复合酸解堵液，可达到更加均匀的解堵效果。通过实验发现，旋转水射流解堵技术更适用于堵塞严重的筛管，堵塞越严重解堵效果反而越好。

大直径超高压旋转水射流装置的研制及工程应用

针对作业直径不小于300mm、工作压力不小于100MPa的旋转水射流装置从主要水射流动参数确定和超高压旋转密封结构入手进行研究,确定了喷嘴孔径、射流靶距、转速等典型的水射流动参数,并完成了100MPa和250MPa两个压力等级的旋转密封组件的结构设计,研制出以平面清洗器为基本形式的水射流装置,并在实际工程应用中体现出高效和安全的特性。

高压旋转水射流防治煤矿冲击地压实验研究

冲击地压是采矿业中突发性、瞬息难以预见的灾害,它的发生常常会造成巨大的经济损失和人员伤亡。因此,研究便捷、可靠的防治方法,成为防冲减灾工作中的重要课题之一。传统防治方法中的大孔径机械钻孔卸压法,存在卡钻、长距离大孔径钻孔钻不动、排渣困难等难题。本文作者采用高压旋转水射流钻孔法,从地面实验中克服了上述问题,并研制了相关设备。通过多次试验数据表明,该方法是可行的,并为长距离、大孔径钻孔卸压“防冲”研究提出了一个新的可行的科学方法。

旋转水射流割缝提高穿层钻孔抽采效果的试验研究

从旋转射流的理论基础和煤岩失效2个方面对旋转射流割缝的机理进行了研究。通过扩大穿层钻孔直径,增加了煤层暴露面积和卸压范围,提高穿层钻孔的抽放效果。结果证明,旋转水射流割缝技术技术可行,抽采效果显著,是提高穿层钻孔抽采效果的有效途径之一。

钻孔口旋转水射流吸除尘试验研究

为解决钻孔产生粉尘的治理问题,提出了钻孔口旋转水射流吸除尘技术,分析了旋转水射流吸除尘原理,进行了钻孔口旋转水射流吸除尘试验。结果表明,钻孔口采用旋转水射流吸尘除尘技术降尘效果明显,且系统简单、使用方便。

可调式电磁制动自旋转水射流喷头的设计及试验研究

为了有效控制喷头转速,保证高压水射流具有良好的打击性能,对高压水射流用的喷头进行了专门的研究,设计出了一种结构新颖、转速可调的可调式电磁制动自旋转水射流喷头。该喷头克服了其他形式自旋转喷头的缺点,通过改变磁场覆盖比例,达到了喷头转速可调、钻孔速度快及成型规则等效果。通过室内试验,可调式电磁制动自旋转水射流喷头对不同的靶材,不仅转速可调,同时也起到钻孔、切割靶材扩孔的作用,并克服了传统喷头转速高、噪声大、射流雾化严重的缺点,达到了预期效果,有很好的应用前景。

穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术研究与应用

为了解决高瓦斯突出煤层巷道掘进过程中的煤与瓦斯突出问题,开发了将钻机钻进与射流割缝技术有机结合的穿层钻孔高压旋转水射流割缝增透防突技术。采用数值模拟的方法对比分析了钻孔和射流缝槽卸压效果,研究结果表明:割缝卸压比单纯钻孔卸压要优越很多,割缝缝槽破坏了钻孔周围的"瓶颈效应",多个割缝钻孔形成的裂隙相互导通,煤体透气性增大,促进瓦斯释放。工业性试验结果表明本卸压增透技术效果明显,瓦斯抽采流量、煤体扰动体积都有较大幅度增加,提高了瓦斯抽采效率。

非淹没高压旋转水射流喷嘴割缝参数试验研究

利用高压水力系统在实验室对不同设计参数的高压水射流喷嘴进行了切割不同硬度试样的试验,找出了喷嘴参数与割缝宽度和深度的关系,优化了割缝喷嘴的设计和加工参数,为高压旋转水射流割缝喷嘴的设计和加工以及割缝技术在煤矿瓦斯抽采领域的应用提供了实验依据。

三维旋转水射流扩孔与压裂增透技术工艺参数研究

通过对比丁集煤矿试验钻孔的试验数据,在明确三维旋转水射流扩孔与压裂增透机理的基础上,运用理论分析并结合实际的手段,总结分析了影响三维旋转水射流扩孔与压裂增煤的工艺参数,并确定了工艺参数的范围。结果表明:工艺参数可以分为系统工艺参数和钻孔施工参数。根据丁集矿实际情况,工艺参数确定为扩孔压力控制在10～15 MPa,管路选型内径应该大于25 mm,压裂压力确定在18～20 MPa,试验钻孔与控制钻孔间距为10 m。

大直径旋转磨料水射流除鳞除锈技术研究

降低除鳞除锈作业的比能耗并提高作业效率已经成为水射流除鳞除锈技术急需解决的问题。本文研制了大直径旋转磨料水射流除鳞除锈装置,解决了传统的超高压纯水旋转射流的高能耗和传统的磨料水射流的低效率的缺点,并通过除锈试验总结了水射流压力、工作转速、横移速度对旋转磨料水射流除锈作业效率和比能耗的影响。

三维旋转水射流扩孔增透技术装备及应用

针对我国低透气性煤层抽采难题,研发出三维旋转水射流扩孔增透技术与装备。通过理论分析、数值模拟和现场试验研究发现:三维旋转水射流破煤以剪切破碎为主,合理布置扩孔钻孔可实现区域煤体整体卸压增透。潘四东矿井下试验结果显示,扩孔钻孔瓦斯抽采体积分数80.5%,纯瓦斯流量18.15 L/min,分别为常规钻孔的1.43倍,纯瓦斯流量为常规钻孔的1.72倍,提高72%,显著提高了低透气性煤层的抽采过程中的瓦斯浓度和抽采纯瓦斯流量,具有较好的增透效果,瓦斯抽采效果显著提高。

冷态钢材的旋转磨料水射流除鳞除锈能耗研究

作业效率和比能耗是评价冷态钢材水射流除鳞除锈能力的重要因素。本文研制大直径旋转磨料水射流除鳞除锈基本作业单元,以解决传统的超高压纯水旋转射流的高能耗和传统的磨料水射流的低效率的缺点,并进行了三者除锈试验,试验表明旋转磨料水射流除鳞除锈技术的能耗优于传统的水射流除鳞除锈技术。

煤层水力自旋转射流钻头设计

高压旋转水射流技术在钻大井径、长连续孔方面具有明显优势,在煤层中钻井又具有高效、节能、钻孔大、成孔规则、破岩效率高等优点,因此在煤层气地面径向水平井技术和井下采空区钻长直井技术中广为应用。主要从理论上分析了旋转射流和射流旋转各自的流动规律、破岩过程及破岩机理,并在此基础上分析了旋转射流钻头各设计参数的取值范围,结合已有的经验值,优化设计了可控外壳旋转内导叶轮、可控中心轴旋转内导叶轮、偏置可控外壳自旋转、偏置可控中心轴自旋转等4种水力旋转式钻扩孔射流钻头。这些钻头适用于在煤层中钻孔及安全排放瓦斯气体。

自旋式高压旋转射流清洗油管装置的设计与研究

针对油管油垢堆积、难清洗等问题,结合理论研究及试验,研究设计出一种自旋式高压旋转射流清洗系统。通过理论研究,设计了自旋式高压旋转喷头结构;试验表明,设计的自旋式高压旋转射流清洗油管装置可以有效清洗附着于管壁的油垢,达到较好的清洗效果。基于上述设计的清洗系统,可大幅提高石油开采区内油管清洗修复工作的效率和经济效益。

煤矿井下连续管钻进管柱分析及射流钻进实验

由于可连续起下钻、不间断循环等优势,连续管钻井已成为近年来发展最快的石油钻井技术之一,开发煤矿井下连续管钻进技术是煤矿实现“少人化”甚至“无人化”钻探的重要技术途径。针对该技术在煤矿井下应用存在的管柱优选、钻进方法等关键问题,提出了连续管射流定向钻进方法,根据煤矿井下钻探用泥浆泵能力和孔深设计,分析了不同管径、不同弯曲比(r0/Rb)连续管流体摩阻;采用数值模拟方法,分析了不同连续管管径与钻孔孔径比(管孔比rc)情况下近水平钻进管柱屈曲形态及与孔壁接触应力;通过旋转射流水力学参数研究和破岩效果实验,给出了最佳射流钻头参数:通过连续管射流定向钻进实验,分析了射流定向钻进造斜规律,不同流量、钻进速度与钻孔孔径的关系。结果表明:?19~?31.75 mm连续管的弯曲半径可满足煤矿坑道空间要求;连续管流体摩阻的主要影响因素为管径和流量,在井下常用泥浆泵流量200 L/min、压力31.5 MPa、钻孔深度200 m情况下,?31.75 mm连续管为最佳管柱方案;管孔比rc=0.454时,连续管与孔壁接触应力稳定,压应力呈线性变化;采用?34.5 mm/5×1.0 mm(5个孔径1.0 mm的喷嘴)喷射钻头+?40 mm液力换向器+?31.75 mm连续管钻具组合钻进,平均增倾角能力0.67 (°)/m,平均降倾角能力为0.61 (°)/m,平均增/减方位能力0.45 (°)/m;通过控制射流流量和钻进速度,钻孔直径可控制在?70 mm左右;研究成果为煤矿井下连续管钻进技术与装备的开发提供了理论基础。

旋转高压水射流洗井技术研究与应用

针对因高铁锰水质对管井滤水孔发生电化学腐蚀、淤塞导致出水量减少的水源井,介绍旋转高压水射流洗井技术。

旋流自进式钻孔技术在瓦斯抽放中的应用研究

介绍了超短半径径向水平钻井系统的组成、旋流自进式钻头的结构及工作原理;分析了旋流自进式钻孔技术的破岩机理、钻进过程、钻进力、成孔直径和钻进深度。旋流自进式钻头应用于径向水平钻井技术,可以同一垂直孔中在不同煤层内完成多个水平钻孔,大幅度提高了瓦斯的抽放效率。

旋转锥形水射流喷头的结构设计与相关分析

为了进一步改善工作效果，提高工作效率，尽可能减少能量损失，理论上探索适合磨料与水两相介质的加旋方式，设计出喷头结构，对旋转锥形射流喷头结构和射流在加旋段中的受力进行分析和研究．利用螺旋二相流相关理论初步讨论旋转锥形射流的运动特性。

船舶除锈用水作业新工艺研究

船舶的内舱、外表面和甲板的除锈除漆是修船工程的重要环节。文章在总结传统除锈工艺的基础上,提出全面采用集超高压旋转水射流技术为核心的平面清洗器来应对各种表面的除锈作业。在250 MPa、50 L/min的水射流工况下,以40～60 mm不变的最佳靶距和直径300 mm的旋转纯水射流,同时采用专用执行机构和爬壁机器人作业,实现高质量、高效率、安全、环保的大面积表面除锈作业。这一用水作业的新工艺研究,将全面促进修船除漆工艺的技术进步。