一种气举反循环钻进气力输送试验装置.pdf

一种气举反循环钻进气力输送试验装置，该试验装置由供料装置、输送管道、除尘装置、动力源和测量装置组成。所述的供料装置采用闭风供料器，包括料仓和螺旋输送机；所述的输送管道是PVC透明硬质有机玻璃输送管，管道有内径94mm和64mm两种规格，管道采用法兰连接；所述的动力源由空气压缩机和罗茨风机组成。所述的数据测量装置由气体涡轮流量计和数字风速风压风量测量仪组成。本发明可以进行气举反循环钻进过程中气力排屑的模拟，能准确的完成对气举反循环钻进过程中钻屑的气力输送过程，得到气力输送的风速、风压、风量；输送管道透明度高，可以清晰地观察或借助高速摄像机观察钻屑的输送情况，从而判断单颗粒的运动情况及其流体类型。

1.一种气举反循环钻进气力输送试验装置,其包括料仓（1），螺旋输送机（2），PVC透明
硬质有机玻璃输送外管（6）和内管（7），气体涡轮流量计（8），料气分离脉冲除尘器（10），空
气压缩机（9），罗茨风机（11），将物料直接投入料仓中，料仓下端供料口大小可调，通过对螺
旋输送机的变频调节可实现对输送量的控制并实现连续输送；PVC透明硬质有机玻璃输送
管外管（6）内径94mm，内管（7）内径64mm，管道采用法兰连接，管道安装有三通及球阀（5）以
便联通外界大气；外管6与空气压缩机（9）连接处安装有气体涡轮流量计用于测风量，物料
通过内管7进入；料气分离脉冲除尘器（10），内管（7）中的风速、风压、风量用数字风速风压
风量测量仪进行测量；料气分离脉冲除尘器（10）将物料颗粒与空气分离，空气经由罗茨风
机（11）排出，物料颗粒储存在除尘器储料仓中，下端由蝶阀控制，可将物料回收再利用。
2.根据权利要求1中的气举反循环钻进气力输送试验装置，其特征是所述的空压机（8）
采用活塞式，额定排气量1.35，额定排气压力0.8。
3.根据权利要求1中的气举反循环钻进气力输送试验装置，其特征是所述的罗茨鼓风
机（10）升压范围19.6～98，进口流量5.57～8.56，需要注意输送介质中微粒杂质含量不得
超过100。
4.根据权利要求1中的气举反循环钻进气力输送试验装置,其特征是所述的料仓（1）下
方的锥斗的母线夹角37.5°。
5.根据权利要求1中的气举反循环钻进气力输送试验装置,其特征是所述的螺旋输送
机（2）的变频调节可实现对输送量的控制,进而调节输送稀相中物料的比例。
6.根据权利要求1中的气力输送试验装置，其特征是所述的料仓（1）容量500L，可提供
不少于20分钟的输送量且料仓下端供料口大小可调。
7.根据权利要求1中的气举反循环钻进气力输送试验装置，其特征是所述的PVC透明硬
质玻璃输送管采用法兰连接，管道安装有三通及球阀（5）以便联通外界大气；外管（6）内径
94mm，内管7内径64mm，两管同轴安装。
8.根据权利要求1中的气举反循环钻进气力输送试验装置，其特征是所述的输送管道
水平放置，底部用支撑架（4）支撑。
9.根据权利要求1中的气举反循环钻进气力输送试验装置，其特征是所述的料气分离
脉冲除尘器（10）将物料颗粒与空气分离，空气经由罗茨风机（11）排出，物料颗粒储存在除
尘器储料仓中，下端由蝶阀控制，可将物料回收再利用；所述的料气分离脉冲除尘器（10）下
方锥斗的母线夹角为22.5°。
10.根据权利要求1中的气举反循环钻进气力输送试验装置，其特征是所述的气体涡轮
风量计（8）安装在输送管道外管和空气压缩机之间。

一种气举反循环钻进气力输送试验装置

技术领域

一种气举反循环钻进气力排屑试验装置。

背景技术

在十九世纪后期首次将空气作为洗井介质应用于沙漠地区的石油钻井，以后逐步
扩展到地质岩心钻探、工程钻探以及水文水井钻探等各个领域，均收到了较好的效果。但长
期以来空气钻进技术受制于空压机性能的不足和工艺方法的单一，使得该技术使用上具有
局限性，通常仅在一些特殊情况下的钻进工程中使用。随着制造技术的发展，性能高、体积
小、使用便捷的空压机被制造出来，极大地推动了空气钻进技术的创新和进步，使其有了快
速的发展。我们把这种新型的钻进工艺方法统称为多工艺空气钻进技术，近年来发展最为
迅速的包括空气泡沫钻进技术、气动潜孔锤钻进技术和气举反循环钻进技术等。其中，气举
反循环钻进技术具有其独特的优越性。气举反循环钻进技术是一种先进的钻探工艺，具有
钻进效率高、钻头寿命长、成井质量好的优点，尤其在复杂地层中钻进安全可靠，并能实现
连续取心（样）钻进、减少辅助时间和减轻劳动强度，已成为国内外钻进水井、地热井、煤层
气井、瓦斯排放井及大口径工程施工孔的主要技术方法之一。目前国外已广泛采用此项技
术，而且发展得较为完善，各自有自己的标准规格和系列。我国的应用研究工作也取得了突
破性的进展，领域和范围不断扩大。钻屑在输送过程中存在的煤屑运移阻力大、容易沉积堆
积造成堵孔、钻孔深度浅等问题，但钻屑气力输送的复杂性使这些问题解决起来十分困难。

发明内容

发明内容:本发明的目的是克服现有试验装置功能单一的缺点,提供一种结构简
单,观察方便,适用于模拟多种输送方式的气力输送试验装置。

技术说明:一种气举反循环钻进气力输送试验装置，该试验装置由四部分组成，由
供料装置、输送管道、除尘装置、动力源和测量装置组成。所述的供料装置采用闭风供料器，
包括料仓和螺旋输送机，料仓下部与螺旋输送机相连，物料通过螺旋输送机进入输送管道，
所述的输送管道是PVC透明硬质有机玻璃输送管，管道有内径94mm和64mm两种规格，94mm模
拟钻孔孔壁，64mm模拟钻杆内孔，管道采用法兰连接，管道安装有三通及球阀以便联通外界
大气；内径64mm与所述的除尘与物料回收装置即料气分离脉冲除尘器连接，进行除尘与物
料回收；所述的动力源由空气压缩机和罗茨风机组成；其中空气压缩机提供正压并起补气
作用，与内径94mm的外管连接于管道中部；罗茨风机提供负压，连接在料气分离脉冲除尘器
上。所述的数据测量装置由气体涡轮流量计和数字风速风压风量测量仪组成，气体涡轮流
量计位于空气压缩机和外管之间；数字风速风压风量测量仪的测量点位于内管上靠近料气
分离脉冲除尘器的部分，在测量点打孔，运用数字风速风压风量测量仪插入皮管进行风速、
风压、风量的测量。

所述的空压机（8）采用活塞式，额定排气量1.35，额定排气压力0.8；所述的罗茨鼓
风机（10）升压范围19.6～98，进口流量5.57～8.56，需要注意输送介质中微粒杂质含量不
得超过100；所述的料仓（1）下方的锥斗的母线夹角37.5°；所述的螺旋输送机（2）的变频调
节可实现对输送量的控制,进而调节输送稀相中物料的比例；所述的料仓（1）容量500L，可
提供不少于20分钟的输送量且料仓下端供料口大小可调；所述的PVC透明硬质玻璃输送管
采用法兰连接，管道安装有三通及球阀（5）以便联通外界大气。外管（6）内径94mm，内管（7）
内径64mm，两管同轴安装；所述的输送管道水平放置，底部用支撑架（4）支撑；所述的料气分
离脉冲除尘器（10）将物料颗粒与空气分离，空气经由罗茨风机（11）排出，物料颗粒储存在
除尘器储料仓中，下端由蝶阀控制，可将物料回收再利用；所述的料气分离脉冲除尘器（10）
下方锥斗的母线夹角为22.5°；所述的气体涡轮风量计安装在输送管道外管和空气压缩机
之间。

有益效果：试验装置准确反映现实情况，作为一个试验装置，能够准确的反映现实
情况是其价值最大的体现。可以清晰的观察整个输送过程中气力输送的流体形式变化；可
以模拟多种输送形式，利于节约试验时间；拥有除尘和回收装置，既将物料回收再利用节约
了成本，同时还减少了颗粒物的排放，保护了实验环境和实验人员的身体健康。

附图说明:

图1是本发明的主结构图；

图中：1-料仓，2-螺旋输送机，3-外层透明管端部，4-支撑架，5-三通及端盖，6-PVC
透明硬质有机玻璃输送外管，7-PVC透明硬质有机玻璃输送内管，8-气体涡轮流量计，9-空
气压缩机，10-料气分离脉冲除尘器，11-罗茨风机。

具体实施方式:

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的描述：

一种气举反循环钻进气力输送试验装置,其包括料仓（1），螺旋输送机（2），PVC透
明硬质有机玻璃输送外管（6）和内管（7），气体涡轮流量计（8），料气分离脉冲除尘器（10），
空气压缩机（9），罗茨风机（11），将物料直接投入料仓中，料仓下端供料口大小可调，通过对
螺旋输送机的变频调节可实现对输送量的控制并实现连续输送。PVC透明硬质有机玻璃输
送管外管（6）内径94mm，内管（7）内径64mm，管道采用法兰连接，管道安装有三通及球阀（5）
以便联通外界大气。外管（6）与空气压缩机（9）连接处安装有气体涡轮流量计用于测风量，
物料通过内管（7）进入；料气分离脉冲除尘器（10），内管（7）中的风速、风压、风量用数字风
速风压风量测量仪进行测量。料气分离脉冲除尘器（10）将物料颗粒与空气分离，空气经由
罗茨风机（11）排出，物料颗粒储存在除尘器储料仓中，下端由蝶阀控制，可将物料回收再利
用。