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高压水射流技术具有工作介质来源广泛与环保等优点,能够用于海底天然气水合物储层破碎。本文运用LS-DYNA有限元程序对淹没状态下高压水射流对海洋天然气水合物沉积物破碎过程进行数值模拟,研究了射流速度、喷嘴直径、靶距、入射角度四项关键参数对含水合物沉积物冲蚀体积的影响,得出以下主要结论：含水合物沉积物产生破碎需要满足射流速度大于临界流速;随着射流速度的增加冲蚀体积逐渐增大;喷嘴直径的增加会导致沉积物径向冲蚀体积的增大,从而使总体冲蚀体积增大;靶距的增加会使水射流在水域运动过程中能量损失增大,导致冲蚀体积的减小;在喷嘴入射角度增大过程中冲蚀体积将会先增大后减小最后趋于稳定,当入射角度为10°时冲蚀体积能够达到最大值。 相似文献
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为了研究和改善油气资源钻井工程中高压管汇系统受到流固体冲蚀的影响,本文根据近井口常规管汇布置情况,建立了0°、45°、90°三种角度弯管模型,并根据计算流体力学基本理论,结合实际工况,对压裂弯管内部流场进行数值模拟,最后设计了0°与45°压裂安装角度管汇布置结构,并根据此3种弯管安装角度及弯管材料选用,进行了室内冲蚀试验研究,得出了如下结论：（1）在不同的安装角度下,随着冲次增大,流体出口速度越大,在任何安装角度下,弯管部位会发生较大的速度波动,因此速度波动太大弯管部位会受到严重冲蚀;（2）高速流体冲蚀区域主要分布在近井口压裂头部位的管道入口位置,在两种错位情况下,管汇整体流体速度由出口到入口逐渐变小;（3）压裂头部位5个出口部位存在较大的冲蚀速度,速度和压力呈现阶梯状的变化,中间有压力和速度稳定时期,速度大的位置压力小。当安装角度为0°和45°时,流体的冲击速度会较小;（4）42CrMo防冲蚀能力较强,管道材料选用42CrMo有助于延长管道使用寿命。 相似文献
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C型采场支承压力分布特征的数值模拟研究 总被引：2，自引：0，他引：2
冲击地压的发生与支承压力的分布有重要关系。为研究C型采场支承压力的动态变化规律,采用FLAC3D软件对孤岛工作面推进过程中煤体垂直应力场进行了数值模拟。通过对工作面推进过程中煤体支承压力的平面分布特征、走向支承压力和倾斜支承压力的动态演化特征进行分析,得到以下结论：① 煤体中垂直应力分布呈“C”形;② 孤岛工作面超前支承压力影响距离为正常工作面的3～5倍;③ 双工作面“见方”时,支承压力峰值达到最大值。工程实例验证了结论的可靠性,其结果可为现场冲击地压预测和防治提供依据。 相似文献
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针对风沙运动中结皮冲蚀破坏及其寿命问题,通过建立沙粒对结皮的冲蚀模型,采用量纲分析研究风沙运动中单颗沙粒对结皮冲蚀量与沙粒冲击速度、沙粒自旋角速度、沙粒直径、沙粒入射角、结皮硬度等的本构关系,并对结皮冲蚀破坏机理及其寿命预测进行理论研究。数值计算结果表明,沙粒冲击速度、沙粒自旋角速度、沙粒冲击角度、沙粒直径及沙尘暴日数、持续时间都对结皮寿命有明显影响。统计分析各项影响因素的平均值计算表明,在结皮厚度20 mm的情况下,结皮寿命为3～8年,平均寿命5.3年。此研究可以更深刻认识结皮的自然破坏特征,对防沙固沙具有一定的理论意义和实际应用价值。 相似文献
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为了提高基于欠压实成因机制的地层孔隙流体压力预测的准确性,这里从提高地震层速度场的计算精度的角度出发,提出了一种高精度地层孔隙流体压力预测技术。①该技术针对浅部地层(无测井曲线的地层段)采用三维约束DIX反演方法和叠加速度体、层位数据计算浅部地层的地震层速度体;②针对中深层地层(有测井曲线的地层段)采用叠后波阻抗反演方法和叠后三维地震数据体、测井数据、层位数据计算中深层地层的地震层速度;③沿着研究区的某一浅部地层分界面将浅部地层与中深层地层的地震层速度体进行拼接处理,得到一个完整的地震层速度体;④采用"Fillippone方法+Eaton方法"的组合方法进行三维地层孔隙流体压力预测。某区页岩气地层的实际计算结果验证了该技术的正确性与可靠性,其预测的地层孔隙流体压力与实钻井一致,且目的层的地层孔隙压力平面分布特征与地质认识一致,有助于指导研究区后续的勘探与开发。 相似文献
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西湖1井是准噶尔盆地南缘深部地层进一步油气勘探研究提供基础资料而部署的一口风险预探井。该井钻探构造高陡,钻遇断裂多,地层变化大,钻前地层压力预测更为重要。在地震地质解释研究的基础上,综合分析了工区内已钻的异常压力分布情况和形成机理,确定了本区地层压力的经验公式。通过对地震速度研究,建立三维速度场,进行层速度反演,提取井点地震速度。正确地估算了西湖1井的地层压力,为井身结构工程设计提供了依据,确保了钻井的顺利,地层压力预测结果与完钻后地层压力测试一致。 相似文献
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煤矿开采面临的水文地质条件越来越复杂,尤其是遭遇承压含水层的水压力越来越大,突水灾害发生时必然会带来高水力梯度引起的破碎岩体突水通道内高速非线性渗流问题。据此,研制高水力梯度（最大600）条件下堆积型多孔介质中高速非线性渗流试验装置,采用堆积型钢球模拟破碎岩体,对粒径为1、2、3、4、5、6 mm共6种光滑钢球分别开展了一维均质圆柱渗流试验。试验结果表明：对于由1～6 mm钢球堆积而成的孔隙率为0.44～0.45的多孔介质,当水力梯度大于145时,通过分析水力梯度-平均流速（J-v）曲线和水力梯度-雷诺数（J-Re）关系曲线,将流动状态划分为3个模式：线性层流、非线性层流、紊流,并获得了从线性层流过渡到非线性层流的临界流速为0.23～0.78 cm/s、临界水力梯度为3～8;从层流到紊流转捩的临界流速为1.6～4.8 cm/s、临界水力梯度为90～145。从小粒径多孔介质到大粒径多孔介质的渗流过程中,临界流速越来越大,而临界水力梯度逐渐减小。 渗透率与粒径的平方、非达西流影响系数与粒径的倒数均呈线性正相关,非达西流影响系数随着渗透率的增加呈指数减小。该研究对多孔介质非线性渗流的理论研究以及实际工程中高承压含水层突涌水问题有重要借鉴意义。 相似文献
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井底压力对岩石破碎的影响机制及应用研究 总被引：2，自引：0，他引：2
钻井液井底压力与地层孔隙压力是影响岩石破碎的重要因素,由于岩石具有一定的渗透率,在压力差的作用下钻井流体与地层流体之间会相互影响,导致靠近井底的地层孔隙压力发生变化。实际的地层孔隙压力随时间与距离变化的规律可以使用一维不稳定渗流模型来描述和计算。在此分析基础上,综合分析地应力、井底压力及钻头牙齿吃入地层产生的应力,计算出任意平面上所受的剪应力和正应力,然后使用摩尔–库仑准则来判定岩石的破坏。建立这样一个综合各种因素的井底岩石破碎模型,可以将各种因素尤其是实际井底压力差的作用清楚地表达出来。该模型可以较好地解释欠平衡钻井提高钻速的力学机制,并为随钻地层孔隙压力监测dc指数法的适用范围提供明确的计算方法 相似文献
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This paper is concerned with the mechanism of coal breakage under high-pressure water jet (HPWJ) and its applications. A model of HPWJ impinging on coal target was established to study the cracking mechanism of coal under impact load. The characteristic and pressure distribution of HPWJ, the propagation characteristics of stress wave in coal, the mechanical properties of different coal particles, and the fracture characteristics of coal under HPWJ erosion were investigated theoretically and numerically. The results show that the shock wave and water wedge pressure are the main factors that cause coal breakage and crack propagation. The damage to the far-field coal particles affected by HPWJ is primarily caused by tensile stress, and the damage to the near-field coal particles affected by HPWJ is caused by the coupled effects of tensile stress and compressive stress. An erosion cavity is formed in the coal model with diameters of 1.25 to 2.5 times that of the jet at different depths. Meanwhile, the strong quasi-static pressure at the crack discontinuities further promotes the propagation of radial cracks around the erosion cavity to form a fracture zone, and the diameter of the fracture zone at different depths is 3.5 to 4.0 times that of the jet. In addition, the results of field application show that there is a significant difference between the methane parameters in the hydraulic flushing borehole and the conventional borehole; the average methane volume fraction and the average methane flow rate in hydraulic flushing boreholes are 3.85 and 3.67 times, respectively, that in conventional boreholes. Indicating hydraulic flushing can effectively promote the initiation and propagation of coal cracks. These results are of great significance to improve coalbed methane drainage technology and prevent gas disaster accidents in coal mines. 相似文献
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水力化卸压增透技术在煤层瓦斯灾害治理中发挥了重要作用,但在松软煤层中应用时容易导致塌孔、抱钻和喷孔等动力现象。无水化卸压增透是突破松软煤层瓦斯高效抽采技术瓶颈的可行性技术之一。为此,利用磨料空气射流高效破煤岩能力,提出后混合磨料空气射流破煤卸压技术,采用磨料-空气分离输送的双通道方式,将磨料和空气运送至孔底,采用射流泵-拉法尔耦合的后混合喷嘴结构在孔底对磨料进行引射、混合和加速,使磨料具备高冲击动能,实现高效破煤。基于ANSYSFLUENT气固两相流模型,分析后混合喷嘴内磨料引射、混合和加速规律,研究磨料颗粒在加速过程中的受力,获得混合磨料空气射流高效破煤最优后混合喷嘴结构;并开展后混合磨料气体射流破煤实验验证破煤性能。结果表明：磨料冲击动能决定于后混合喷嘴的引射能力和加速能力。后混合喷嘴的引射能力与引射喷嘴的喷嘴出口直径和其扩张段长度有关,合理的引射喷嘴出口直径有助于减小喷嘴出口气流波动,扩张段长度则会影响喷嘴出口气流速度,在本文条件下,引射喷嘴采用两段式,其中收缩段长度2 mm,喉部直径2 mm,扩张段长度5 mm,喷嘴出口直径为3 mm。加速结构对磨料的加速效果主要取决于加速喷嘴... 相似文献
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水力冲孔是煤层瓦斯增透抽采的主要技术措施,其主要以出煤量考察卸压效果,但是也存在出煤量大、卸压不均一、应力易集中等问题。因此,提出软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯技术,考虑瓦斯压力压缩和煤基质吸附瓦斯膨胀对本体变形的影响,建立应力场、裂隙场、渗流场耦合条件下的多物理场理论模型,并结合COMSOL数值模拟软件对软煤夹层水射流分支数、卸压影响范围内煤体的瓦斯压力和瓦斯含量变化规律进行了研究。研究表明:当水射流分支长半轴为2 m,短半轴为0.22 m时,水射流分支数为6个时较为合理;在相同出煤率情况下,相同时间内瓦斯压力和含量均随着与钻孔距离的增加而减小,抽采180 d,水射流层状卸压有效抽采半径约为常规水力冲孔有效抽采半径的2.14倍,且在有效影响范围2 m时,水射流层状卸压瓦斯含量降低量为7 m3/t,而常规水力冲孔瓦斯含量降低量为4.1 m3/t,水射流层状卸压瓦斯降低量为常规水力冲孔的1.71倍;在新义煤矿现场试验中发现,当水射流层状卸压出煤率为常规冲孔出煤率的0.29~0.71倍,抽采较高浓度瓦斯时长仍是常规水力冲孔的2倍。软煤夹层水射流层状卸压增透抽采瓦斯技术的提出,对未来煤矿井下软煤夹层水力冲孔技术的发展有着重要的意义,为井下瓦斯的治理提供了新的方法和方向。 相似文献
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通过分析顺层岩质边坡中的水力作用,建立了出流缝未被堵塞和出流缝被堵塞两种情况下顺层岩质边坡的水力学模型;推导出了用无量纲参数（Q、P、S）形式表达的边坡稳定性安全系数Fs的表达式;绘制了边坡后缘张裂隙充满水后几何要素岩层倾角?、张裂缝高度Z/边坡高度H与无量纲参数（Q、P、S）的关系曲线,能为分析不同的边坡几何要素、水深、不同抗剪强度对边坡稳定性的影响提供方便。选取宜巴高速公路典型顺层岩质边坡进行研究,结果表明：对于出流缝未被堵塞的情况,水力作用使边坡稳定性安全系数降低程度为33.33%,是触发顺层岩质边坡滑移破坏的主要因素;出流缝被堵塞情况下边坡稳定性安全系数要比出流缝未被堵塞情况下约降低0.458。其研究成果对顺层岩质边坡工程设计和施工优化具有重要指导意义。 相似文献
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The dependence of stream depletion by seasonal pumping on various hydraulic characteristics and engineering factors 总被引：3，自引：2，他引：1
Compensation pumping is used to alleviate deficiencies in streamflow discharge during dry seasons. Short-term groundwater pumping can use aquifer storage instead of catchment-zone water until the drawdown reaches the edge of the stream. The capacitance is a complex, dimensionless parameter of an aquifer system that defines the delayed effect on streamflow when there is groundwater pumping. This parameter is a function of aquifer hydraulic characteristics, pumping time, and distance between the well and stream edge; the latter can involve stream leakance and vertical leakance of an associated aquitard. Three typical hydraulic cases of combined water systems (major catchment-zone wells close to the stream and compensation pumping wells) were classified depending on their capacitance structure (i.e. the relationship between surface water and groundwater): (1) perfect hydraulic connection between the stream and aquifer; (2) imperfect hydraulic connection between the stream and aquifer; and (3) essentially imperfect hydraulic connection between the stream and the underlying confined aquifer. The impact of various hydraulic characteristics and engineering factors on stream depletion was examined by conceptual and numerical modeling. To predict the suitability and efficiency of a combined water system application, regression tests were undertaken on unit stream depletion and capacitance, and power dependencies were defined. 相似文献
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上海鱼品厂污水处理工程地基采用高压喷射注浆法加固,並作为深基坑的围护结构,用于大面积建筑工程和水工构筑物的尚不多见。经过高压旋喷工艺施工和充水予压试验以及运行的实践,业已证明应用新崛起的高压旋喷工艺成桩技术具有良好的技术效果和经济效益,加固软基和围护的综合功能是成功的。 相似文献
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高喷灌浆技术在卵砾石层中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
高压喷射灌浆法具有适用的范围广、施工简便、设备简单、管理方便等许多优点,已广泛应用于水工建筑物的基础防渗工程中。结合灵关水电站尾水渠高喷灌浆施工,介绍施工过程中遇到的问题及处理措施,为类似工程提供借鉴。 相似文献