新型节水钻探技术水力机械特性研究论文

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1、新型节水钻探技术水力机械特性研究毕业论文目录第一章绪论1§1.1论文选题的来源1§1.2论文研究目的及意义1§1.3国内外研究现状2§1.4研究的主要内容4§1.5研究的方法及可行性分析5§1.6本论文的创新点5第二章新型节水钻具的结构与工作原理7§2.1新型节水钻探系统的组成7§2.2新型节水钻具脉动器的结构及工作原理8§2.3新型节水钻具潜水泵的结构及工作原理8§2.4新型节水钻探系统的工作原理11第三章新型节水钻探技术水力机械特性研究中流体力学基础13§3.1流体的基本概念133.1.1流体的密度133.

2、1.2流体的流量与流速133.1.3流体的压力143.1.4流体的压缩性和膨胀性153.1.5流体的粘性和粘性力16§3.2流体流动的类型分类173.2.1可压缩流动与不可压缩流动183.2.2理想液体和恒定流动1813.2.3牛顿流体和非牛顿流体18§3.3流体的三大原理方程183.3.1流量连续性方程183.3.2伯努利方程193.3.3动量方程20§3.4流体流动阻力系数与能量损失的计算22§3.5层流和紊流的流动阻力系数计算23第四章新型节水钻探技术中系统的压力损失计算26§4.1计算模型的建立26§4

3、.2地表专用单缸柱塞泵的工作原理26§4.3潜水泵柱塞的运动规律的研究29§4.4新型节水钻探系统中的压力损失计算324.4.1动力传送系统中的压力损失计算324.4.2孔底局部循环系统的压力损失计算33§4.5节水钻进时地表压力的极值计算公式36第五章室内实验数据与理论计算数据的比较和误差分析39§5.1室内实验的现场条件39§5.2室内实验得出的数据40§5.3室内实验数据与理论计算数据的对比40§5.4室内实验数据与理论计算数据的误差分析41§5.5钻头对地表压力影响的分析43第六章潜水泵深度、孔深和地下

4、水位埋深对地表压力最大值的影响关系的讨论45§6.1潜水泵深度和孔深对地表压力最大值的影响关系45§6.2潜水泵深度和地下水埋深对地表压力最大值影响关系48§6.3地下水位埋深对地表压力最大值影响关系50§6.4使用新型节水钻具钻进过程中一般规律的总结52§6.5对影响地表工作压力变化因素的理论分析53第七章结论与建议56§7.1结论56§7.2建议56致谢58参考文献5912008.5中国地质大学硕士学位论文61第一章绪论§1.1论文选题的来源论文选题来源于国土资源部地质调查局地质调查项目“地质灾害防治节水钻

5、探技术研究”，项目编号（1212010561304）。§1.2论文研究目的及意义水是人类赖以生存和发展的重要资源之一，是不可缺少、不可代替的特殊资源之一。中国属于严重缺水国家，已经被联合国列为13个贫水国家之一，很多干旱缺水地区连人畜饮水问题都很难解决。这些地区滴水如油，对于要消耗大量地表水的传统钻进方法只能望而兴叹，所以国土资源部地质调查局开展了关于“地质灾害防治节水钻探技术研究”的项目，来开展节水钻探钻进方法的研究。西部多半是地表干旱无水、地下浅部漏水、深部有水的地区，虽然在这种条件下空气钻进、泡沫钻进等技

6、术有许多优越性，但需要配备大空压机、泡沫泵、地表采样分离系统等设备，一次性资金投入大，运输的工作量大，对操作人员素质的要求也较高。所以，目前上述技术在西部仍未大量推广。在西部1台钻机配两辆水罐车还经常出现停工待水的现象。在这种情况下，如果进行堵漏，不仅耗费资金，而且大多数堵漏材料都会造成环境污染，对今后的注浆效果也不利。如果顶漏钻进，则不仅浪费大量的水，增加钻孔成本，而且可能冲垮地层诱发滑坡等地质灾害。而节水钻探新技术以地表水作为动力的媒介，利用地层水作为冲洗液形成孔底局部循环进行钻进，地表水和地下水相互隔开，

7、钻进过程中基本不消耗地表水或消耗很少量的地表水,从而达到节水钻进的目的。节水钻探系统是通过地表脉动器＋孔内潜水泵来实现的，其原理是通过水力脉冲驱动潜水泵的活塞，形成孔底局部循环，达到冷却钻头、排除岩粉，实现正常钻进。[1-8]现在节水钻探技术已经开始在野外和室内分别进行了实验，实验过程中存在的一个关键的问题是，从地表无法准确的了解钻孔中潜水泵的工作情况。而潜水泵出水流量的大小是决定孔底局部循环成败的关键，若潜水泵不能正常工作或出水流量太小就不能很好的实现冷却钻头、携带岩粉的功能，容易造成卡钻、埋钻事故，使钻进无

8、法进行。这个问题的忽略，将带来十分严重的后果，造成严重的经济损失。本论文通过对节水钻探水力机械特性的计算推导出钻进过程中脉冲压力的变化规律，从而分析出在当潜水泵不能正常工作时，如何根据地表压力表显示值的微小变化，及时判断潜水泵的工作情况，预测孔内潜水泵的工作情况，从而预防事故发生；并总结出这套设备工作时的一些规律，用来指导现场的工作。2008.5中国地质大学硕士学位论文61这套节水钻探