徐海良，李旺，赵宏强，徐绍军（中南大学机电工程学院）

钻孔作业中反向扩孔气动冲击器尾气携岩特性

徐海良，李旺，赵宏强，徐绍军
（中南大学机电工程学院）

摘要：建立了由反向扩孔气动冲击器排气孔到后封头的排屑流场，运用计算流体力学理论和FLUENT仿真软件研究了冲击器工作过程中尾气的携岩特性。基于冲击器的结构和工作原理，对气固两相排屑流场进行了数值仿真模拟，进而得到流场的气相特性以及岩屑颗粒运动轨迹和浓度分布规律。结果表明：冲击器排气孔尾气进入排屑流场后流速降低，流场压力由入口到出口逐渐降低；岩屑颗粒向流场底部聚集，颗粒平均浓度沿着远离入口方向变化不大，最大浓度沿着远离入口方向逐渐下降，最终趋于平稳。分析了钻进速度和尾气流量对携岩特性的影响，结果表明：随着钻进速度的增加尾气携岩能力下降，额定工作压力0.8 MPa时钻进速度应小于12.6 m/h；随着尾气质量流量的增加携岩能力提高，施工时应该在保证冲击器工作性能的情况下适当增加尾气质量流量。图12表1参13

关键词：气体钻井；反向扩孔；气动冲击器；排屑流场模型；携岩特性；气固两相流；数值模拟

0　引言

非开挖技术[1]是一种利用岩土钻掘设备进行地下管道铺设和修复的施工技术，应用该技术能够在不进行地表开挖的情况下实现管道的铺设，减少了施工时对交通、环境和建筑的破坏。非开挖施工时，针对岩石、砾卵石复杂地层中的钻掘扩孔作业设计了一种新型气动冲击设备——反向扩孔气动冲击器[2]。……