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1、2009年增刊探矿工程(岩土钻掘工程)247近年来缝隙式消泡器研究进展亚尔巴(YarbanaHoussein),孙友宏(吉林大学建设工程学院,吉林长春130026)摘要: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016mm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。关键词:泡沫钻进;消泡器;研究;进展+中图分类号:P634164文献标识码:A文章编号:1
2、672-7428(2009)S1-0247-040引言为轴流式消泡器和缝隙式消泡器。缝隙式消泡器,泡沫钻进是一种欠平衡钻进的新技术。由于钻因其消泡量比较大,消泡效率较高,其结构原理及探地质条件的复杂,有些特殊的地层条件必须要采实物如图1、2所示。用新型的钻探冲洗液,它利用均匀稳定的泡沫流作为钻井时的循环介质。泡沫钻井液既克服了高密度钻井液体的缺点,同时也克服了雾化及空气钻井的缺点,在地质勘探、水文水井和石油钻井中都有良[1]好的和可靠的有效应用。虽说这种新技术能得到广泛的应用,但是对消泡问题的研究掌握太少,使泡沫液不能重复使用且消泡的经济代价较高,加[2]上环保问题,影
3、响泡沫钻进优越性的发挥。因此,研究消泡问题是推进该技术研究进程,推广其应用的关键问题。消泡的方法很多,按原理可分为物理消泡法、[3]化学消泡法、机械消泡法和自然消泡法等。缝隙式消泡器是一种机械消泡法,因其消泡量比较大,消泡效率较高,它利用压缩空气,在机械消泡器内形成高速射流(超音速),产生负压,将钻孔内返出的泡沫吸入消泡器内,由于泡沫内外压差,使得泡沫膨胀破裂。当现在的这种消泡器消泡率不[4]能够完全满足现场需要。因此,提高消泡率显得至关重要。1缝隙式消泡器研究111缝隙式消泡器的设计消泡器是泡沫钻探生产中较为重要的一环,它消泡器的设计经验可初步确定其技术参数:出直接影
4、响泡沫钻进的效率,根据喷射器结构不同分3口直径270mm;进气量3～5m/min;进气压力收稿日期:2009-08-30作者简介:亚尔巴(1981-)来自毛里塔尼亚,在读博士,从事钻探工具及工艺的研究工作,吉林省长春市西民主大街6号吉林大学留学生第四公寓210房,yarbalanacn@yahoo1com。©248探矿工程(岩土钻掘工程)2009年增刊015～017MPa;泡沫液流速<015m/s;缝隙调节方子泡沫剂:SDS十二烷基磺酸钠,稳泡剂:羧甲基式为垫片;扩散管锥度>79/330;扩散管长度纤维素钠盐(CMC2H)基膨润土。>350mm。212垫片厚度影响试验研
5、究112缝隙式消泡器工作原理测试不同的垫片厚度(012,014,015,016,缝隙式消泡器,工作原理是以科安德效应为基017mm)。础的,它利用压缩空气在消泡器内形成高速射流产213压力的影响试验研究生负压,由于泡沫内外压差别,使得泡沫膨胀破测试不同的压力(014,015,016,017MPa)。裂,产生气液分离如图1所示214试验数据分析对所测出的以上一些数据利用Excel分析,从2影响消泡器消泡能力的因素实验研究中可得到消泡率与气液比、消泡压力、垫片厚度有211实验仪器和试剂关,实验数据如表1、表2和图3、图4所示。实验设备与试剂主要有:泡沫液注入泵;流量从以上测
6、出数据曲线图可以看出:计;空压机;消泡器;贮能管,泡沫;发生器,管(1)由图5可知,随着垫片厚度增加,消泡表1垫片厚度(016mm)与消泡率关系气液比100150200250300备注泵转速/(r·min-1)1160840666567500测量次数测1测2测1测2测1测2测1测2测1测2压消前014013801350135013501380139013501380138造泡力消后012013901350133013201360138013501330134垫片空压机流消前161714101791510129149812816816016mm/MPa压力量消后17121
7、811161213111311159129101012017MPa泡沫体积消前28322828222417181616/cm3消后9977956455消泡率/%7019475173701277212269151表2压力(017MPa)与消泡率关系气液比100150200250300备注泵转速/(r·min-1)1160840666567500测量次数测1测2测1测2测1测2测1测2测1测2消前014013801350135013501380139013501380138造泡压力消后01201390135013301320136013801
