消泡压力对消泡率的影响及基于数值模拟的消泡器结构优化设计

在泡沫钻进过程中,现有的消泡器往往不能很好地达到消泡的目的。笔者建立了消泡器室内试验台,进行了消泡压力对消泡器消泡能力的影响试验,通过测试不同压力与不同泵转速确定了消泡压力与消泡率的关系,同时借助FLUENT软件对消泡器的扩散管和消泡管内部的压力分布,进行了数值模拟与分析。根据分析结果对消泡器进行了优化设计,将消泡管的长度从15cm增加至65cm。对改进后的消泡器进行室内试验,其消泡率达到80%左右。     

贮能管消泡实验与数值模拟

为了研究贮能管对消泡器消泡能力的影响,进行了消泡器消泡能力室内试验.通过试验可知,贮能管的长度对泡沫的消泡率有很大影响.试验证明,随着贮能管长度变短,泡沫稳定性增大,消泡率提高.对不同长度(1 m、2 m、8 m)贮能管的消泡率进行测试,结果是当贮能管长度为1 m、直径为20 cm时,其消泡率最高,达到73%左右.另外消泡率与气液比有关,当气液比α= 100～200时,消泡率较高.同时借助FLUENT软件对该管中泡沫流动速度与泡沫压力变化进行了数值模拟分析.结果表明:泡沫流动速度与贮能管的长度及直径无关,而泡沫压力随着贮能管的长度变小而更加稳定,这有利于提高消泡效果.模拟结果与实验结果相符.     

基于泡沫钻进中消泡装置的试验研究

泡沫钻进过程中,会产生很多泡沫,如不及时清除,会造成施工现场泡沫的大量堆积,影响正常的生产。因此,选择合适的消泡方法在泡沫钻进过程中是非常重要的环节。选用机械消泡法中的缝隙式消泡器,建立消泡装置室内试验台进行试验,取得了良好的效果,消泡率可达86%。     

泡沫钻进流体循环用消泡器设计与数值模拟分析

高效、经济、环保的消泡技术是泡沫钻进流体循环利用的基础。根据气体引射器原理,设计了一种新型旋内喷式机械消泡装置,以压缩空气为动力介质,联合真空负压、冲击剪切、充气饱和及减速增压扩散4种作用方式快速消泡,实现泡沫流体的循环利用。利用计算流体动力学软件FLUENT对消泡器内部速度和压力流场进行了数值模拟分析,结果表明：旋内喷式消泡器内部产生两个相邻重叠的真空负压区域,能够对外界流体产生巨大的抽吸力,抽吸量是入口压缩空气质量流的1.6倍左右;当入口压缩空气的质量流为0.1 kg/s时,消泡器中心最大负压值达到了21 kPa;在交汇式喷射孔的多股射流交汇碰撞点附近,由于速度的提升,形成了一个更大的负压区域,对消泡产生积极作用。     

近年来缝隙式消泡器研究进展

介绍近年来缝隙式消泡器的研究进展,针对影响消泡器消泡能力的影响因素做出了大量的室内实验确定了垫片厚度0.6mm是最合理的,同时确定了消泡压力与泡沫量的关系并且利用了FLUENT软件中的VOF模型对泡沫在消泡器中流动时压力变化进行了数值模拟,模拟结果与实验结果是相符的,最后改善了该消泡器的设计使消泡率达到80%左右。     

洞塞式消能工的数值模拟

针对有压洞内洞塞式消能工附近局部流动,分析研究了水流紊动特点,应用三维RNG k-ε紊流模型,利用物理模型试验资料对其计算结果进行了验证,利用模型对洞塞式消能工引起的水头损失进行计算分析,分析结果表明,当洞塞段相对长度从很小开始增加时,水头损失系数呈现先急剧降低而后明显增加,最后缓慢线性增加的趋势;在有压洞半径一定的情况下,洞塞段过流半径的变化比洞塞段过流长度的变化对水头损失系数影响更为明显,可为洞塞式消能工的设计提供相关参考依据。     

砂堆底部压力特性室内实验和PFC2D数值模拟分析

采用室内砂雨试验和颗粒流软件PFC2D,研究了颗粒粒径和摩擦系数对砂粒堆积结构压力特性的影响。室内试验是通过自制砂雨装置,选取不同级配的干砂、湿砂、湿砂+黄土,研究颗粒粒径和颗粒间摩擦系数对砂堆底部压力的影响;数值模拟利用PFC软件内置命令（ball generate）生成3种不同粒径的颗粒,通过ball property命令给颗粒间赋予6种不同的摩擦系数,从力链角度分析其对砂堆结构内部的影响。结果表明:颗粒粒径和颗粒间摩擦系数对砂堆结构底部压力具有显著的影响;相同摩擦系数条件下,颗粒粒径越大,堆积结构内部力链分布越稀疏,其底部压力越小;相同粒径条件下,砂堆底部压力随摩擦系数的增大呈先减小后趋于稳定的趋势,即摩擦系数对砂堆底部压力的影响存在上限值。     

YCZ-WY3型压力式水位遥测仪的研制与应用

论述了YCZ-WY3型压力式水位遥测仪的功能、特点、研制原理及研究采用的关键性技术,以实测资料对比结果为依据,说明了遥测仪是一种稳定、可靠、经济实用的智能化无井水位遥测设备。     

采场支承压力分布规律的数值模拟研究

采用FLAC-3D软件模拟了在煤层开采过程中采场支承压力的动态变化、依据数值模拟结果,拟合了支承压力集中系数与工作面推进距离的关系曲线。通过对比分析模拟结果,得出了工作面推进距离和长度及煤层的厚度和埋藏深度对支承压力集中系数和支承压力峰值点距工作面距离的影响程度,进而总结出采场支承压力分布规律,这些规律可为采场巷道维护、防治煤与瓦斯突出和顶煤可放性评价提供依据。     

双作用水泵泡沫增压装置应用及前景分析

双作用水泵泡沫增压装置是利用双缸双作用水泵的高压能力将低压空气和泡沫液二次增压至水泵的额定压力,并混合产生泡沫.采用BWZ-1200双作用水泵泡沫增压装置在北京地区深度为1 000 m以下的地热井钻探中,成功地克服了地热井钻进中井内漏失和洗井的难题;在极度缺水的宁夏南部地区水井钻探中,采用BWZ-1100双作用水泵泡沫增压装置解决了水井孔内严重漏失和施工用水的难题.该装置可代替价格昂贵的高压空压机实现气举反循环钻探,应用于深地热井、深水井和油气井钻探.     

泡沫水泵增压装置实验台的研究

为了进一步改进BWZ系列泡沫水泵增压装置的结构和提高其使用水平，组建了泡沫水泵增压装置实验台，对其增压性能和容积效率进行实验研究。     

岩溶地层水文水井泡沫钻井压力和排量计算

分析了岩溶地层水文水井施工中,泡沫实现平衡压力或欠平衡压力钻井的原理及影响泡沫钻井有效井眼压力的因素,采用迭代法逆循环计算方法,计算井口压力和井口气液排量。     

水泵泡沫增压装置在水文水井钻进中的应用前景

泡沫钻进技术是一种兴于20世纪50年代的利用泡沫作为循环介质的成井（孔）工艺方法，泡沫钻进技术在干旱缺水地区，高山供水困难地区，低压漏失和永冻地区是一种快速高效具有前景的钻井方法，水文水井钻采中使用泡沫钻进技术时，利用水泵泡沫装置获得高压泡沫较其他技术是非常有效和经济合理的，在我国西部干旱地区水文水井钻井中该项技术有着广泛的应用前景。     

三相泡沫钻井液流变特性研究

三相泡沫钻进液流变模式可通过灰色关联分析法进行优选，卡森模式是描述该钻井液流变特性的主要模式，该钻井液表观粘度高，工应力较大，剪切稀释特性强，流变参数主要受气比和基浆性能影响。     

泡沫固井水泥浆密度与环空液柱压力变化规律研究

超低密度泡沫水泥浆是解决低漏失压力井固井漏失,提高固井质量的有效措施。除泡沫水泥浆体系的开发与性能优化外,掌握泡沫水泥浆在环空内产生的静液柱压力随井深的变化规律,是成功实施该工艺技术的前提。借助实际气体状态方程,考虑温度、压力变化对充入氮气的影响,建立了静液柱压力和水泥浆密度与井深之间的数学模型,以迭代法编程求解该隐函数方程,并借助VB语言实现程序运算。分析了含气量变化、井深等因素对泡沫水泥浆密度及静液柱压力的影响规律,并提出了泡沫水泥浆“防漏”与“压稳”固井浆柱结构设计思路,为该工艺平衡压力固井设计提供了一定的参考和理论依据。该设计方法经现场应用,证实其运算结果的可靠性。     

泡沫增压技术在煤矿瓦斯抽放长钻孔施工中的应用前景

为了解决在煤矿瓦斯抽放长钻孔施工中由于冲洗介质对孔壁的冲刷作用而出现塌孔、埋钻等难题,采用泡沫增压技术通过提供高压泡沫流压力来解决。论述了应用泡沫增压技术解决煤矿瓦斯抽放长钻孔施工问题的可行性和经济性。     

静压管桩折断接桩补强加固技术

当前静压桩做为基础处理的常规手段得到普遍应用,但在施工中产生的各种影响桩身质量的缺陷处理方法却没有统一的规定,探讨和研究静压桩的缺陷补强方法是静压桩施工中的重要课题。介绍了静压桩受横向力折断后采用桩管内灌注钢筋混凝土桩心补强加固处理的成功案例,为静压桩的缺陷处理提供了参考。