同轴旋转双射流冲蚀岩石机制与实验研究

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1、第27卷增1岩石力学与工程学报Vol.27Supp.12008年6月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringJune，2008同轴旋转双射流冲蚀岩石机制与实验研究12212罗洪斌，李根生，宋剑，郭春阳，黄中伟(1.中国石油大学石油工程学院，山东东营257061；2.中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室，北京102249)摘要：同轴旋转双射流是一种新型高效射流，它综合旋转射流破岩面积大和直射流破岩深度大的优点，并在较高围压下能够利用空蚀提高破岩能力。运用实验的方法研究常压淹没和围压

2、条件下喷距、射流压力以及围压对射流破岩能力的影响。实验结果表明，双射流在冲击破岩时存在最优喷距范围，该次实验条件下最优喷距约为喷嘴当量直径的13倍；增大射流压力可大幅提高双射流的破岩体积。压力超过15MPa时，破岩体积大幅增长。双射流的破岩体积和破岩孔深均随围压的增大而急剧减小，破岩孔径随围压的增大而减小的幅度相对较小。双射流冲蚀破碎岩石机制包括空蚀破坏、直射流冲击破坏、剪切破坏以及压力波动破坏。关键词：岩石力学；同轴射流；旋转射流；冲击流场；破岩机制；围压中图分类号：TU45；TE21文献标识码：A文章编号：1000–6915

3、(2008)增1–2754–06EXPERIMENTALSTUDYONROCKBREAKINGMECHANISMOFCOAXIALSWIRLINGDUAL-JET12212LUOHongbin，LIGensheng，SONGJian，GUOChunyang，HUANGZhongwei(1.SchoolofPetroleumEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Dongying，Shandong257061，China；2.StateKeyLaboratoryofPetroleumResou

4、rcesandProspecting，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China)Abstract：Thecoaxialswirlingdual-jetinheritsboththelargeimpactareaanddeeppenetrationdepthofswirlingjetandroundjetrespectively，whichisgeneratedbyplacingacoaxialroundjetattheaxisofannularswirlingjet.Under

5、highconfiningpressure，thecavitationinceptedbystrongshearofthetwojetscanenhancebreakingrockefficiency.Threeparameters，nozzledistance，jetpressureandambientpressure，arestudiedandtherockbreakingmechanismisdeduced.Theexperimentsdemonstratedthattherockbreakingvolumeincreas

6、esfirstthendecreaseswiththeincreasingofnozzledistance，soanoptimalnozzledistanceexists′whichis13timesofequivalentnozzlediameters.Nozzledistancealsohasgreatimpactsontherockpenetrationdepth.Withtheincreasingofnozzledistance，thepenetrationdepthincreasesfirstthendecreases

7、.Therockbreakingareaisaffectedbynozzledistancetoo.Withtheincreasingofnozzledistance，rockbreakingareahasalmostlinearincreasingtrend.Theincreasingofjetpressurecanlargelyincreasesrockbreakingvolume.Whenthejetpressureisbelowthan15MPa，therockbreakingvolumehardlyincreases；

8、whenthejetpressureisover15MPa，therockbreakingvolumegreatlyincreases.Penetrationdepthwaslargelyincreasedwiththeincreasingofjetpressu