摘要：通过对磨料射流辅助三翼钻头破碎岩石的力学分析,理论上给出了提高钻进速度的依据,利用自行设计的磨料射流实验系统,采用收敛型喷嘴以不同泵压对预制水泥试件进行冲蚀实验,试验研究表明,在泵压及磨料浓度保持不变的情况下,随着冲蚀深度(靶距)的增加,磨料射流的破岩能力先增大后减小,呈抛物线型变化,存在破碎的最优靶距;随着试件硬度的增加,破岩速度减小,冲蚀深度减小,但破岩最优靶距没有变,同一靶距下,破岩速度变小;随着泵压的增大,磨料射流的最优靶距随之增大,最优靶距受喷嘴加速直线段长度的影响;通过致密砂岩的钻进对比实验得出,在同等扭矩及推力条件下,磨料射流辅助钻进的效率可以提高63.4%.

摘要：针对煤矿中穿硬质岩层钻孔预抽瓦斯时钻进困难这一问题,在理论分析孔底"凸台"的形成是导致传统旋转钻头钻进困难主要原因基础上,提出了磨料射流联合机械齿钻进硬岩新方法,即利用磨料射流强大的冲蚀能力,预先消除"凸台",形成先导孔,进而改变传统旋转钻头钻岩机理,达到提高硬岩钻进效率目的。利用断裂力学理论与能量守恒原理揭示了磨料射流联合机械齿提高硬岩钻进效率机理。设计发明了一种破碎硬岩钻头,总成了一套联合钻进硬岩实验系统,并完成了一系列新技术与现有技术的对比实验研究。结果表明,相同条件下,钻头钻进效率较现有技术条件提高63%,承受轴向力与扭矩分别下降约15%和20%,钻头磨损明显减轻。

摘要：在设计可承受围压的磨料射流喷射实验装置基础上,选取低孔低渗的石灰岩及套管试件,改变喷射压力、围压、喷嘴直径、喷射距离等因素,分析磨料射流切割套管及岩心的特性。结果表明,喷射压力、喷嘴直径等是影响磨料射流喷射效果的主要控制因素,喷射压力及喷嘴直径越大,喷射效果越好,射孔深度越深;射穿套管的时间对喷距及围压较为敏感,但岩样中的射孔深度对二者变化时的响应较小。

摘要：介绍了利用前混合磨料射流技术所设计的 ,可用于煤矿井下进行无火花切割作业的装置。对装置的工作原理、结构特点以及切割试验情况进行了叙述。结果表明 :利用该装置可以快速完成对矿用U形钢。

摘要：为安全有效地从泥线以下切割海上废弃井套管和管桩，研究开发了磨料射流切割技术。基于高能磨料射流从套管串内部一次冲蚀切割多层管材的技术思路，设计了液压马达驱动式和水力自旋式切割装置，经过室内试验优化喷嘴、泵压、转速和磨料类型等参数，形成了配套的磨料射流切割多层套管工艺。地面综合切割试验及在曹妃甸1-6—1井的现场应用表明，该切割装置约在6h内即可割断4层（φ244．5～φ762．0mm）被水泥固为一体的套管，满足现场应用的要求，而且可利用工程船作业，能节省海洋钻机作业费用。实践证明，磨料射流切割技术具有切割能力强、效率高、环保无污染等特点，为国内海上油气田弃井作业提供了新的技术手段。

摘要：为增强旋转磨料射流在硬岩地层高效破岩效果,喷射破岩形成较大孔径径向水平井井眼,对喷嘴叶轮参数展开了优化设计。对径向水平井井下工况旋转磨料射流流场进行模拟,研究了叶轮扭转角、长度、直径、叶片厚度和叶片数量等参数对流场速度的影响。结果表明:叶轮扭转角度为影响流场旋流强度的主要因素;减小叶轮直径或增加叶片厚度会缩小流道的过流面积,增加射流的旋转强度,直径影响最大切向速度相差15.1%,厚度影响相差44.6%;叶片数量较多会降低射流冲击速度。在本文条件下,给出了建议性优化喷嘴叶轮结构参数:叶轮扭转角度为630°,长度为30 mm,直径为18 mm,叶片厚度为4 mm,叶片数量为3。所得结果可为径向井旋转磨料射流喷嘴优化设计提供依据。

摘要：基于多相流动的拉格朗日离散相模型,应用FLUENT软件对前混合磨料射流出口带圆柱段的圆锥收敛形喷嘴内部等温、不可压缩、稳态、液固湍流进行了数值模拟。连续相采用三维不可压缩稳态雷诺时均NS方程,湍流模型采用标准的kε模型,代数方程组采用分离解方法,通过SIMPLE算法求解压力速度耦合;离散相采用拉格朗日方法追踪颗粒运动轨迹;收敛残差为10-4。给出了颗粒初始位置对颗粒的运动速度和运动轨迹的影响规律,数值模拟结果对前混合磨料射流喷嘴的优化设计和工程应用具有很好的指导意义和参考价值。

摘要：为有效保持油田的稳产增产,磨料水射流技术逐渐被应用于油田生产。磨料水射流切割利用高速混砂液体的射流来完成切割作业,具有安全、多能、环保、便捷、高效的特点。本文对前混式磨料水射流切割的喷嘴结构进行了优化设计计算,采用计算流体力学的方法,利用CFD仿真软件,对不同喷嘴类型﹑喷嘴长度和不同锥角角度的喷头的工作情况进行数值模拟和仿真。对仿真结果进行分析并对不同喷嘴进行试验测试,得出了较好的锥直形喷嘴结构,为高效率与较好切割效果喷嘴的研制提供了依据。借助数学软件,对锥直形喷嘴的工作参数进行验证,得到切割深度与靶距、横移速度、压力的规律,证明仿真结果的准确性。

摘要：面向“智能掘进”课程实验教学需求,设计了黏弹性表面活性剂(VES)浆体磨料射流破岩综合教学实验。采用“材料制备—性能测试—实验探究”的层次化实验教学方案,从颗粒携带能力、射流形态结构、破碎坑形貌及破岩效率等方面研究VES磨料浆体射流破岩效果,帮助学生掌握高压浆体磨料射流破岩的基本原理和工程应用。该实验将科研成果与实验教学深度融合,涉及煤炭绿色开采、智能采矿和节能降碳等多个学科领域,有助于激发学生的科研兴趣,提升学生的实践创新能力。

摘要：为了提高带钢后混式高压磨料水射流除鳞清理效率,设计了磨料分布测试装置,以试件表面磨料冲击坑数量来表征磨料在射流横截面上的分布,研究了靶距和工作压力对磨料在射流横截面上分布的影响。结果表明,磨料在射流横截面径向的分布服从正态分布规律,靶距增大会导致磨料分布范围增大,分布分散化、均匀化,且磨料的分布范围与靶距成一阶线性关系;工作压力与磨料的分布范围成正比关系,且提高工作压力会增大喷嘴混合腔中有效混合的磨料总数。