取样钻头内嵌环形喷射器喷嘴参数研究.pdf

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1、2014年第5期中州煤炭总第221期取样钻头内嵌环形喷射器喷嘴参数研究张睿，隆清明，李建功，李秋林(中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037)摘要：环形喷射器是实现井下反循环取样技术的关键部件。采用数值模拟和现场实验相结合的方法，研究了取样钻头内嵌环形喷射器的性能。研究发现，对于取样钻头内嵌的6喷嘴环形喷射器，喷嘴安装角和喷嘴直径是影响喷射器性能和取样效果的关键参数。通过喷射器的负压指标、效率指标及现场实验得出：喷嘴安装角为l5。、直径为2．1mm的6喷嘴环形喷射器性能最优。内嵌该喷射器的取样钻头现场应用中取样效果在取样深度、

2、取样时间和取样质量方面均满足瓦斯含量测定的取样要求。关键词：环形喷射器；喷嘴参数；数值模拟；取样中图分类号：TD421．25文献标志码：A文章编号：l003—0506(2014)05—0077—04ResearchOilNozzleParametersofAnnularEjectorEmbeddedinSamplingDrillZhangRui，LongQingming，LiJiangong，LiQiulin(ChinaCoalTechnologyEngineeringGroupChongqingResearchInstitute，C

3、hongqing400037，China)Abstract：Theannularejectoristhekeycomponenttorealizereversecirculationsamplingtechniqueincoalmine．Itadoptsthemethodofcombiningnumericalsimulationandfieldexperimenttostudythesamplingdrillannularejectorperformance．Throughthestudy，itfoundthat，for6nozzl

4、esannularejector，thenozzleangleandnozzlediameterarekeyparameterswhichaffectejectorperformanceandsamplingeffect．Itisconcludedthat6nozzlesannularejectorwithangle15。anddiameter2．1mmhasoptimalperformancefromthee—jectorpressure，eficiencyandfieldexperiment．Whenthesamplingdril

5、lwithejectorisusedinthefield，thesamplingdepth，samplingtimeandsamplingqualityallmeettherequirementofsamplingforgascontentdetermination．Keywords：annularejector；nozzleparameters；numericalsimulation；sampling瓦斯含量是煤层气资源开发、矿井瓦斯防治等式，为此本文对煤矿条件下反循环取样的核心部工程的基础依据，目前井下测定煤层瓦斯含量应用件取样钻

6、头内的环形喷射器进行了研究。最多的是直接测定法。该技术的误差集中于损失量l环形多喷嘴喷射器性能参数及评价方法推算，精度提高的瓶颈在于如何快速定点采取煤样。。。地质勘探领域的反循环钻井岩心取样技术1．1工作原理具有取样速度快、样品定点采取、污染小等优点，煤矿井下反循环取样装置(图1)工作状态下，但所用双壁钻杆直径较大，未引入煤炭行业。随着矿井压缩空气通过双壁钻杆环隙输入进入环形喷射煤炭行业钻机装备的提升，63mill、73miD_钻杆器的喷嘴后产生高速射流，在靠近喷射器吸人口处已经大量应用，反循环取样技术有望在煤炭行业进产生抽吸负压区，

7、将孔底钻屑和风流的混合流体吸行应用。地勘取样时垂直钻进，通过封堵孔口实现入取样钻头，通过双壁钻杆中心管形成反循环，最终反循环，而煤矿井下不适用此工艺，原因在于钻屑在将钻屑输送到孔口端排出，完成取样过程。钻头内煤矿的上向或水平钻孑L中的受力状态不同，且矿嵌的环形多喷嘴喷射器如图2所示，该装置由喷嘴、井压缩空气压力多在0．5MPa，不足地勘的1／6。有吸入室(接收段)、收缩段、喉管(混合段)和气室组学者提出了基于孔底喷射技术的反循环取样方成。流经喷嘴的流体称为工作流体(弓I射流体)，进入吸入室的流体称为被引射流体，流出喉管的流体收稿日期：

8、2014—02—20称为混合流体。已有研究表明，当喷嘴个数为6作者简介：张睿(1985一)，男，山东泰安人，实习研究员，2011年个时，喷射器具有较稳定的流场和能量传递效毕业于山东科技大学，现从事矿井瓦斯灾害防治工作。·