磨料气体射流冲蚀磨损岩石特征分析
刘勇1
魏建平1
王登科1
刘笑天2
1.河南理工大学瓦斯地质与瓦斯治理国家重点实验室培育基地,河南焦作454000;煤炭安全生产河南省协同创新中心,河南焦作4540002.河南理工大学安全技术培训学院,河南焦作,454000
摘要：磨料气体射流在辅助钻孔和卸压增透时,能够避免塌孔,从而提高采出率.明确磨料气体射流破岩特征是推广磨料气体射流应用的重要理论基础.但目前的磨料气体射流冲蚀磨损模型忽略了反射磨料的作用.为此,开展了不同磨料种类和不同靶距条件下,磨料气体射流冲蚀灰岩实验,采用电镜扫描冲蚀坑不同区域的冲蚀特征进行分析,结合离散元模型分析磨料在冲蚀灰岩过程中的运动轨迹,明确磨料气体射流冲蚀磨损特征以及反射磨料的作用.得出磨料气体射流冲蚀灰岩时,冲蚀坑的形态大致为倒圆锥形,在冲蚀坑底部存在环形平台,环形平台下面为类球体状的冲蚀坑底部.造成这种冲蚀坑形态的主要原因为磨料气体射流流场结构的特殊性,在磨料气体射流轴心和边界处存在环形区域,环形区域内没有磨料存在.轴心处入射磨料是形成类球体的主要因素,磨料反射后趋向环形区域运动,在反射过程中,扩大了类球体和冲蚀坑直径,并形成了环形平台.类球体底部是以入射磨料的冲击应力波导致岩石破坏,类球体侧面是反射磨料造成的多次塑性变形,环形平台处存在入射磨料导致的塑性变形和反射磨料导致的疲劳破坏,冲蚀坑侧面主要以反射磨料产生疲劳破坏为主.磨料硬度对煤岩体冲蚀磨损诱因和磨损破坏特征没有影响.但较硬磨料冲蚀煤岩表面具有更高的粗糙度,同时具有更高的破岩效率.
关键词：磨料气体射流磨料磨损破岩二次冲蚀反射磨料卸压增透
分类号：TE248(钻井工程)
资助基金：国家重点研发计划(2017YFC0804207)国家自然科学基金(51704096)国家自然科学基金(J2018-4)
论文发表日期：2018-01-01
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 3033-3041 )
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