《泥浆工艺原理 曹丽文 中国矿业大学（徐州）第2章.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《泥浆工艺原理 曹丽文 中国矿业大学（徐州）第2章.pptx（21页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、会计学1泥浆工艺原理泥浆工艺原理 曹丽文曹丽文 中国矿业大学（徐中国矿业大学（徐州）第州）第2章章2.1 钻孔冲洗基本水力学原理钻孔冲洗基本水力学原理 第二章 钻孔冲洗概述二、液体动力学二、液体动力学1 1、恒定流动、一维流动、恒定流动、一维流动 2、连续方程：、连续方程：Q=Av 3、伯努利方程：、伯努利方程：平均流速：4、动量方程：、动量方程：质量守恒定律在流体力学中的表现形式质量守恒定律在流体力学中的表现形式机械能守恒定律在流体运动中的表现形式机械能守恒定律在流体运动中的表现形式动量定律在流体力学中的表现形式动量定律在流体力学中的表现形式第1页/共21页2.1 钻孔冲洗基本水力学原理钻孔
2、冲洗基本水力学原理 第二章 钻孔冲洗概述三、管道中液流的特性三、管道中液流的特性1 1、流态与雷诺数、流态与雷诺数 （1）层流和紊流 层流：粘性力起主导作用；紊流：惯性力起主导作用。（2）雷诺数Re 临界雷诺数第2页/共21页2.1 钻孔冲洗基本水力学原理钻孔冲洗基本水力学原理 第二章 钻孔冲洗概述三、管道中液流的特性三、管道中液流的特性1 1、圆管层流流速、圆管层流流速 2、流量：、流量：3、平均流速：4、沿程阻力损失：第3页/共21页2.1 钻孔冲洗基本水力学原理钻孔冲洗基本水力学原理 第二章 钻孔冲洗概述四、冲洗液量四、冲洗液量在保证冲洗孔底和冷却钻头的前提下，冲洗液量主要在保证冲洗孔底
3、和冷却钻头的前提下，冲洗液量主要依据所需携带岩屑的数量和颗粒大小，即主要依携带依据所需携带岩屑的数量和颗粒大小，即主要依携带岩屑所需的上返速度来确定冲洗液量。岩屑所需的上返速度来确定冲洗液量。（1）冲洗液上返冲洗液上返速度速度岩屑沉岩屑沉降速度降速度岩屑上移速岩屑上移速度度第4页/共21页2.1 钻孔冲洗基本水力学原理钻孔冲洗基本水力学原理 第二章 钻孔冲洗概述（2）确定冲洗液量）确定冲洗液量对于正循环：对于正循环：钻孔直径钻孔直径 m岩杆外径岩杆外径 m上返速度不上返速度不均、接头处均、接头处的泄露等的泄露等 m=1.051.10第5页/共21页五、冲洗液循环时的水力损失五、冲洗液循环时的水
4、力损失 第二章 钻孔冲洗概述1、冲洗液在钻杆内流动时的水力损失冲洗液在钻杆内流动时的水力损失2、钻杆接头的水力损失、钻杆接头的水力损失：3、环空压力降、环空压力降第6页/共21页五、冲洗液循环时的水力损失五、冲洗液循环时的水力损失 第二章 钻孔冲洗概述4、循环压降循环压降5、压力激动、压力激动PL=Pa+P1+Pd+Pn+P2第7页/共21页五、冲洗液循环时的水力损失五、冲洗液循环时的水力损失 第二章 钻孔冲洗概述钻头及岩芯管内的水力损失，由实测确定钻头及岩芯管内的水力损失，由实测确定6、总水力损失：、总水力损失：7、确定泥浆泵的功率消耗、确定泥浆泵的功率消耗N k=1.11.40.750.8
5、5第8页/共21页2.2 冲洗液的功用及对冲洗液的要求冲洗液的功用及对冲洗液的要求 一、一、钻孔冲洗液的功用钻孔冲洗液的功用 1.清洗孔底、携带和悬浮岩屑清洗孔底、携带和悬浮岩屑第二章 钻孔冲洗概述实质：冲洗介质在孔内连续的或定期的循环。实质：冲洗介质在孔内连续的或定期的循环。否则重复破碎影响钻效增加磨损造成事故烧钻、卡钻第9页/共21页一、一、钻孔冲洗液的功用钻孔冲洗液的功用 2、冷却钻头、冷却钻头第二章 钻孔冲洗概述否则钻头因高温改变性能失去破岩能力造成事故烧钻第10页/共21页一、一、钻孔冲洗液的功用钻孔冲洗液的功用 3、润滑钻具和钻头、润滑钻具和钻头第二章 钻孔冲洗概述润滑不良摩擦钻具
6、磨损回转钻具功率消耗大第11页/共21页一、一、钻孔冲洗液的功用钻孔冲洗液的功用 4、保护孔壁、保护孔壁第二章 钻孔冲洗概述（1）破碎孔底岩石直接破碎岩石驱动孔底动力机带动钻头破碎岩石（2）输送岩矿芯至地表5、其他功用、其他功用对岩石起减硬效应（3）传递孔底信息第12页/共21页二、二、对冲洗液的要求对冲洗液的要求 1 1、冲洗液的性能应在较大范围内进行调节。、冲洗液的性能应在较大范围内进行调节。第二章 钻孔冲洗概述3 3、应能抗各种外界干扰，其性能基本稳定。、应能抗各种外界干扰，其性能基本稳定。4 4、应不防碍或有利于取芯，防斜、测井等工作的进行。、应不防碍或有利于取芯，防斜、测井等工作的进
7、行。2 2、应有良好的冷却散热能力和润滑性能。、应有良好的冷却散热能力和润滑性能。5 5、不腐蚀钻具和地面的循环设备，不污染环境。、不腐蚀钻具和地面的循环设备，不污染环境。第13页/共21页2.3 冲洗介质的种类及其使用条件冲洗介质的种类及其使用条件 第二章 钻孔冲洗概述一、清水（清水、矿化水）一、清水（清水、矿化水）1 1、优点、优点 易于取得，粘度小；易于取得，粘度小；冲洗效果好，冷却能力强；冲洗效果好，冷却能力强；比重低，机械钻效高比重低，机械钻效高 2 2、缺点、缺点 渗入量大，引起膨胀、渗入量大，引起膨胀、分散、坍塌、掉块等；分散、坍塌、掉块等；循环停止时，无悬浮循环停止时，无悬浮岩
8、屑的能力岩屑的能力应用范围：地层压力不大的稳定和非冲蚀性地层应用范围：地层压力不大的稳定和非冲蚀性地层（岩浆岩、变质岩地层）（岩浆岩、变质岩地层）第14页/共21页2.3 冲洗介质的种类及其使用条件冲洗介质的种类及其使用条件 第二章 钻孔冲洗概述二、空气等气体二、空气等气体1 1、优点、优点 密度小，粘度低；密度小，粘度低；冲洗效果好，钻效高；冲洗效果好，钻效高；无化学处理剂，成本低。无化学处理剂，成本低。2 2、缺点、缺点 需要专门设备：空气压需要专门设备：空气压缩机；缩机；湿孔和含水地层中使用湿孔和含水地层中使用困难。困难。应用范围：缺水地区、干孔或严重漏失地层应用范围：缺水地区、干孔或严
9、重漏失地层第15页/共21页2.3 冲洗介质的种类及其使用条件冲洗介质的种类及其使用条件 第二章 钻孔冲洗概述三、泥浆三、泥浆(是粘土分散在液体（水或油）中形成的分散体系。是粘土分散在液体（水或油）中形成的分散体系。)1 1、优点、优点 形成泥皮，保护孔壁；形成泥皮，保护孔壁；悬浮岩屑；悬浮岩屑；性能调节范围大；适应性能调节范围大；适应 不同地层；不同地层；润滑性好，减少磨损润滑性好，减少磨损。2 2、缺点、缺点 比重大，粘度大；比重大，粘度大；钻效低；钻效低；对环境有污染。对环境有污染。应用范围：风化、破碎、松散、遇水失稳地层应用范围：风化、破碎、松散、遇水失稳地层第16页/共21页2.3
10、冲洗介质的种类及其使用条件冲洗介质的种类及其使用条件 第二章 钻孔冲洗概述四、乳状液四、乳状液1 1、优点、优点 润滑性好；润滑性好；降低功率消耗，消除振动；降低功率消耗，消除振动；可以提高钻进速度。可以提高钻进速度。第17页/共21页2.3 冲洗介质的种类及其使用条件冲洗介质的种类及其使用条件 第二章 钻孔冲洗概述五、无固相冲洗液五、无固相冲洗液（含有无机盐和高分子聚合物的溶液）（含有无机盐和高分子聚合物的溶液）1 1、优点、优点 因不含固相，可提高钻速；因不含固相，可提高钻速；携带、悬浮岩屑能力较强。携带、悬浮岩屑能力较强。应用范围：应用范围：裂隙发育、裂隙发育、易坍塌和轻易坍塌和轻微膨胀
11、地层。微膨胀地层。第18页/共21页2.3 冲洗介质的种类及其使用条件冲洗介质的种类及其使用条件 第二章 钻孔冲洗概述六、气液混合液（液体中充以空气而形成）六、气液混合液（液体中充以空气而形成）1 1、优点、优点 比重低；比重低；粘度大；粘度大；携带和悬浮岩屑能力强；携带和悬浮岩屑能力强；有护壁和堵漏作用。有护壁和堵漏作用。应用范围：应用范围：严重漏失、供水困难；严重漏失、供水困难；寒冷冰冻地区。寒冷冰冻地区。七、盐溶液和饱和盐水七、盐溶液和饱和盐水用于冻结地层和岩盐地层。用于冻结地层和岩盐地层。第19页/共21页2.4 钻孔冲洗方式钻孔冲洗方式 第二章 钻孔冲洗概述一、一、全孔正循环全孔正循环二、全孔反循环二、全孔反循环三、综合式循环三、综合式循环 设备简单，孔口不需要密封设备简单，孔口不需要密封孔口需要密封；孔口需要密封；大口径孔施工；大口径孔施工；有利于取芯。有利于取芯。有利于取芯。有利于取芯。第20页/共21页