摘要：为了准确分析粒子冲击钻井过程中粒子对岩石的冲击作用机理,指导施工参数的优选,需要对粒子冲击破岩的深度进行理论计算。基于动态球形空腔膨胀理论,推导了粒子冲击破岩过程中粒子所受阻力与初始入射速度的关系,结合粒子运动微分方程建立了粒子冲击破岩深度的计算模型,并给出定解条件和求解方法。根据计算实例,对粒子冲击破岩深度与粒子初始入射速度的响应关系和破岩深度与破岩时间的响应关系进行了研究。粒子冲击破岩室内试验结果表明,理论计算结果与试验结果基本吻合,表明该理论模型准确可行,可用于粒子冲击破岩过程的理论分析。研究表明,无因次破岩深度随粒子初始入射速度增大呈线性增加、随破岩时间增长呈对数增加的规律。研究结果可为粒子冲击钻井技术的实际应用提供理论支撑。

摘要：混合腔是前混式磨料射流发生系统的核心部件,合理的混合腔结构参数有利于磨料和水的混合,从而提高水力能量利用率。考虑液固两相的相互作用,采用标准κ-ε双方程模型,对混合腔内液固两相流场进行数值模拟研究,以液固混合不均匀度为标准,利用统计学方法对混合腔主要结构参数进行优化设计,获得最优结构尺寸组合,并进行磨料体积分数测试试验及套管切割试验。研究结果表明,优化后磨料体积分数与标定值相比波动明显减小,磨料射流切割套管的效率明显提高,且套管断面更加光滑整齐,说明优化后的混合腔能够显著提高液固混合均匀程度。