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煤层气井煤粉颗粒在有杆排采泵筒内固液两相流中的流动特征是埋泵、卡泵和凡尔漏现象的重要因素。基于泵筒中液体携煤粉的运动学和动力学分析,建立了泵筒中液体流动和煤粉运移的计算模型,并依据仿真分析得到不同排液量和煤粉粒径时,煤粉在泵筒内的运移特征。结果表明,泵筒中的煤粉运移与液体流动特征相近,煤粉运移速度正负的分界点随排液量的增大而逐渐扩大,煤粉排出量也随之不断提升。泵筒中液体携煤粉在泵筒入口附近发生湍流,并在固定阀阀孔两侧由于涡流而发生煤粉沉淀,而在泵筒内部固液两相流动则变为层流运动。两相流进泵速度较低或煤粉粒径较大时,泵入口附近开始出现煤粉沉淀,煤粉运移速度损失较小。该研究首次系统分析煤层气井泵筒内煤粉流动特征,为防煤粉有杆泵的设计及其排采作业方法提供了重要依据。 相似文献
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泵吸反循环全断面钻孔工艺在珠海大桥基础工程中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
孟庆怡 《水文地质工程地质》1996,23(2):55-58
钻孔灌注桩成孔施工中，通常采用分级扩孔正循环成孔工艺，对大口径桩，不仅成孔效率低，而且受到泵量限制难以获得理想泥浆上返流速。排渣和清孔效果很难达以钻孔和浇注混凝土所需的质量要求。山东省基础工程公司在珠海大桥基础工程直径１．８￣２．２ｍ桩的钻孔施工中，采用泵吸反循环全断面钻进工艺，取得了良好的技术和经济效果。 相似文献
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梳状孔是目前煤层气开采的主要技术手段之一,水平孔作为梳状孔的主孔,研究其在不同条件下岩屑的分布情况,可作为钻进参数选择的重要依据。本文基于FLUENT流体力学模拟软件,分析了钻杆转速、钻井液粘度、环空返速、岩屑浓度、岩屑颗粒直径、钻孔偏心等因素对水平孔中携岩能力的影响。结果表明：随钻杆转速、环空返速、钻井液粘度递增,环空岩屑浓度峰值降低,对岩屑运移有利;而岩屑浓度、岩屑直径的增大导致岩屑浓度峰值增大,加大了携岩压力,这2个参变量的增大对运移岩屑是不利的。钻井液粘度、钻杆转速对岩屑的运移和分布起重要的决定作用,环空返速、岩屑浓度、岩屑直径作用次之。 相似文献
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介绍了泵注反循环钻井的基本原理和特点。利用泵注反循环岩屑运移模拟实验装置,以清水为循环介质,对6种不同粒径的岩屑上返所需要的最低排量(流速)进行了实验。探讨了最低排量和循环压耗随岩屑粒径的变化规律。实验结果表明:岩屑上返的最低排量和循环压耗随岩屑粒径的增大呈现非线性的增加,当岩屑粒径超过4.75mm后,循环压耗的增幅加大;岩屑在水平段运移所需的最低排量小于在弯曲段和直井段运移所需的最低排量。实验结果为泵注反循环钻井方法的应用和水力参数的优化提供了依据。 相似文献
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大量低产低效井严重阻碍我国煤层气产业发展,其中,煤粉沉降导致的裂缝堵塞、管柱结块是气井稳产时间短、产气量降低甚至不产气的重要因素。系统梳理国内外煤层气井产出煤粉物质组成、生成机理、悬浮运移和产出控制等研究最新进展,总结煤粉凝聚–沉降及分散行为控制机理及关键问题,提出研究展望。煤粉问题伴随煤层气勘探开发全过程,涉及地质选区评价、工程压裂施工和排采管理控制的各个方面。煤粉包括因煤体结构破坏生成的原生煤粉和工程施工形成的次生煤粉,在气井产出中以有机碎屑和黏土矿物组成的混合物为主,部分样品黏土矿物含量高。煤粉悬浮运移受控于储层条件下煤岩结构和表面性质、nm~μm级煤粉颗粒的相互作用、有机质和黏土矿物的作用、通道内的气水流动等因素。煤粉能够适度稳定产出是排采管控的关键,涉及地层水环境对煤粉表面润湿性、表面电性和空间位阻效应的影响及作用机制,以及分散剂离子加入对煤层气的解吸和渗流能力影响等。围绕煤粉“黏附–润湿–凝聚–沉降全过程开展实验模拟”和“煤粉分散稳定性优化及流动实验”研究,以及煤粉理化性质精细表征、凝聚沉降机理分析和分散行为界定,提出适合煤粉稳定运移控制的流速,形成保持煤粉悬浮产出的基础性依据,为保障煤层气–水–煤粉稳定高效产出提供理论和技术支撑。 相似文献
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有效地排除钻渣是钻井液的主要功能之一。本文结合实验及相关工程情况,从力学角度对水平孔中钻渣的运移机理及相关影响因素进行分析,采用牛顿力学定律对钻渣在钻井液中的运移速度进行了解析建模。 相似文献
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泵吸反循环钻进工艺具有成孔效率高、用浆量少、清渣彻底等优点,近年来广泛应用于桩基工程中,但在嵌岩扩底桩中的应用还不多见。我公司在青岛石老人度假区自助公寓桩基工程中将泵吸反循环钻进工艺用于扩底桩施工,取得理想的效果。１工程概况与设计要求１．１工程概况该... 相似文献
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嵌岩桩孔钻进是目前桩孔施工急待解决的难题。本文介绍的大直径潜孔锤钻具，钻进中实现潜孔锤碎岩，泵吸反循环排渣，泥浆湿式循环护壁和压气闭式循环，潜孔锤设计采用计算机模拟仿真技术，对结构参数进行了优化，耗气量低，能量利用率高。其结构为闭型贯通式，钻杆系统采用了三通道，实现压缩空气的全孔封闭循环，同时泵吸反循环排渣，两循环体系相互独立，隔离，经六个嵌岩工程３１５个桩孔钻进表明，钻孔效率高，成孔质量优，具有 相似文献
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岩屑回注技术经济环保,但其发展时间较短且浆液流变学性质复杂。为探究浆液与地下水流动系统的相互作用,开发模拟器,建立孔隙/裂隙介质中宾汉流体型浆液的岩屑回注三维全隐式积分有限差分模型,通过流体状态方程编程实现其运移模拟。模拟器综合考虑了浆液的非牛顿流动过程,浆液与水的混合流动过程,浆液与水混合流体的沉淀与稀释过程,沉淀对地层孔隙度、渗透率的影响。从而实现对三维非结构网格、非均质孔隙/裂隙介质中的浆液运移情况的数值模拟,在不同岩性、浆液性质、注入条件下,分析浆液运移规律、地层压力分布、盖层封闭性,预测回注储量,确定最优回注方案,评估潜在风险。通过理想模型展示模拟器功能,发现浆液在停注期产生大量沉淀堵塞地层,因而间歇回注会使得地层压力激增而更快达到破裂压力。实际工程中应特别注意短周期间歇注入对地层的损害。 相似文献
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针对潜孔锤反循环钻进中上返岩屑回落堵塞中心通道问题,将气力输送理论应用于反循环携屑。采用气力输送理论对潜孔锤反循环钻进中心通道内岩屑颗粒进行受力分析;从动力学角度建立潜孔锤反循环钻井中心通道内岩屑运移数学模型;通过编程计算求解岩屑在不同初始条件下速度随时间、空间变化特性。结果表明:初速度大于沉降末速度的岩屑颗粒作减速运动,初速度小于沉降末速度的岩屑颗粒作加速运动,最终岩屑颗粒沉降末速度趋于同一个值,与初速度无关;气固速度比与岩屑尺寸有关,随着岩屑颗粒直径增大,气固比降低。该数学模型为改善反循环钻进携屑能力提供了理论依据。 相似文献
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煤粉是煤层气水平井排采中的不利因素,影响煤层气的产能。根据沁水盆地南部樊庄区块煤层气水平井的排采数据,分析了煤粉产出特征;通过煤粉在支撑裂缝中运移的物模试验,揭示了煤粉在支撑裂缝中的运移和伤害规律;利用流体迁移规律研究装置,进一步研究了煤粉在水平井筒的流动规律,建立了煤粉运移模型。研究结果表明:煤粉主要来源为钻井过程中钻具对煤层的研磨及压裂过程中大排量携砂混合流体对裂缝煤壁的摩擦和冲刷;煤粉对支撑裂缝中导流能力伤害率达90%,且排采速度越大,出煤粉量越多;煤粉在水平井筒中运移的流型为层流流动,通过控制压力、流量和煤粉含量,可在排采初期实现对煤粉的控制。 相似文献
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旋挖钻孔灌注桩的混凝土充盈系数控制与现场试验 总被引：2，自引：0，他引：2
旋挖钻孔灌注桩在不稳定地层施工过程中因成孔质量差造成混凝土充盈系数过高,严重影响工程效益。基于此,分析了混凝土充盈系数的影响因素,在工程现场泥浆具有局限性的的情况下,可以从控制最大允许提钻速度和改进钻头结构两方面开展研究工作。建立了最大允许提钻速度的理论计算模型,获得了环空比和泥浆密度对最大允许提钻速度的影响规律和显著性。针对具体工程地质条件,采用两瓣斗钻头结构,并从辅助排水孔和非光滑结构的合金球加强型截齿等方面进行改进设计,以提高旋挖钻进和排渣效率,从而降低成孔时间。现场试验结果表明,通过控制提钻速度和改进钻头结构,单桩旋挖成孔时间缩短28.57%,旋挖钻孔的混凝土充盈系数降低3.62%,显著节约了项目施工成本。 相似文献
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在定向钻进时水平段的岩屑运移问题一直没有得到重视,由此引发的各种孔内事故时有发生,本文介绍了岩屑在定向钻进水平段时的运移方式,建立了钻杆不偏心和偏心的力学模型,同时针对水平定向钻中各因素对岩屑携带的影响分别讨论。 相似文献
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《中国煤炭地质》2020,(4)
井内煤粉沉积是造成煤层气(CBM)井下故障的重要原因之一。针对煤层气井筒中由于煤粉沉积所引起的泵的低效率、泄露及卡泵等井下故障,研究了煤粉在煤层气(CBM)井筒中的迁移规律。根据沁水盆地赵庄矿区煤层气井生产条件,建立了抽油杆与油管环空区域内煤粉液相两相流动的瞬态模型,利用FLUENT软件中的欧拉模型对油管中的液固两相流进行了模拟,分析了煤粉颗粒尺寸和井液流速对煤粉排出的影响。模拟结果直观的展示了环空区域内不同时刻煤粉的分布情况,并得到了井筒内煤粉的体积分数随时间的变化规律,确定了最大颗粒尺寸下煤粉排出的临界排水量。研究结果为赵庄矿区煤层气井合理制定排采制度提供了数据基础。 相似文献
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泥浆的主要功用之一是通过自身的循环,有效地清除钻孔内破碎下来的岩屑,特别是对于水平孔,可以避免砂床的形成,减少钻孔内的事故。结合室内实验及相关工程应用,采用水力学的方法,对泥浆中影响水平孔岩屑运移的各种参数进行了分析,提出了建立室内实验评价系统的总体构架。 相似文献
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为了提高冲击地压矿井大直径卸压钻孔的成孔率和施工效率，通过对冲击地压矿井煤岩体应力特征、卸压孔孔壁扰动动力失稳特性及施工特点的分析，探讨了大直径卸压孔快速施工的关键点在于高效排渣、快速成孔提钻。采用具有1.25 m行程轨道、大通孔动力头的ZDY4000LR型钻机，优化了大直径卸压钻孔施工操作流程，形成了水介质螺旋宽翼片双动力排渣高效成孔工艺方法，并在河南义马矿区和陕西彬长矿区进行了现场试验。结果表明:该工艺技术能够安全、高效地施工大直径卸压钻孔，施工效率较大螺旋钻进技术提高了48.9%，成孔率可达到100%。研究成果对类似冲击地压矿区施工煤层卸压孔提供借鉴。 相似文献
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针对碎软煤层空气定向钻进存在空气螺杆马达降温润滑, 煤尘降尘处理和孔内煤层出水处置技术需求, 在分析钻渣运移特性的基础上, 通过集成稳定高效发泡、“机械+泡沫”复合排渣和“空气+泡沫”复合钻进等关键技术, 配套定向钻机、泡沫发生灌注系统、空气螺杆马达、异形钻杆和随钻测量系统等关键装备, 开发了碎软煤层空气泡沫复合定向钻进技术。在安徽省宿州市某矿开展了应用试验, 在出水碎软煤层中顺利施工了主孔深度232 m顺煤层定向钻孔, 与应用空气定向钻进技术施工的2个钻孔相比, 成孔深度分别提高了97%和105%, 显著提高了顺煤层定向钻孔成孔深度, 增强了碎软煤层瓦斯抽采效果, 同时达到了降温润滑空气螺杆马达, 降低孔口返出煤尘目的, 可为碎软煤层定向钻孔施工提供一种新的技术途径。 相似文献
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探究激光辐照煤岩的热效应,有助于理解激光作用于煤岩的成孔机制,从而为激光应用于煤层气水平钻进提供理论支持。基于传热学理论,建立了激光辐照煤岩的数学模型,通过多物理场仿真分析软件COMSOL Multiphysics对激光破岩过程中温度场分布情况进行数值计算,探讨了激光光束辐照在煤岩表面时激光功率、光斑半径及辐照时间等因素对激光作用于岩石的热效应影响。再考虑到煤岩在极高的升温速度下将发生相变,建立了其发生气体相变的数值仿真模型,对其气化后形成的烧灼孔进行模拟仿真。仿真结果分析表明,影响钻孔深度的主要因素是激光功率和辐照时间,影响孔口直径大小的主要因素是光斑直径,激光辐照煤岩的成孔机理主要是激光高温烧蚀成孔,如果用于实际钻进过程中将大幅减少固体岩屑,有助于降低排屑工艺的难度。 相似文献