停止磨料浆体缭绕落体的破岩钻孔试验，旨正在 考证磨料浆体缭绕落体的破岩钻孔威力，为径向水 平井钻井技能正在硬地板中使用需要当场指点和实践 根底。作者自创磨料落体技能[1]，应用粒子成像速 度场仪钻研了磨料浆体缭绕落体的进度场，初步表 明磨料浆体缭绕落体的扩大及破岩威力远高于非旋 磨料落体[2,3]。聚丙烯酰胺（PAM）用作浆体配置添 加剂，磨料由退出罐正在低压管路中退出，正在管路中混 合匀称的磨料浆体由缭绕落体喷嘴喷出，构成磨料 浆体缭绕落体。正在规则的水力参数和掌握参数下冲 蚀自然岩层，经过破岩的直径、深浅和容积调查磨料 浆体缭绕落体的钻孔威力和特性。

定点冲锋陷阵青浮岩，喷嘴压降辨别为10 MPa和 20 MPa,冲锋陷阵工夫为30 s。图1给出了缭绕落体和 非旋落体钻孔的直径与深浅随喷距的变迁。为便于 比拟和指点当场使用，图中的纵、横坐标都由喷嘴直 径无因次化。由图1能够看出，随喷距增多，缭绕射 流的冲蚀孔深浅逐步升高，而冲蚀孔的直径根本上 呈增多的趋向。但正在高压下，当喷距到达定然值后， 钻孔直径开端减小。

思忖到喷管送进及陆续钻长孔眼的状况，由钻 孔直径来权衡落体的破岩威力较为正当。图1说 明，随喷嘴压降增多，缭绕落体破岩的最优喷距也增 加。正在20^3喷嘴压降下，喷距为（20——30）办（办 为喷嘴直径）时的钻孔直径为（1〇——12）^〇，已彻底 满意径向程度钻井的实践请求。

正在相反环境下，非旋落体的破岩深浅和直径较 小，随喷距增多，非旋落体的破岩直径增多也较小。

缭绕水落体的破岩机理与缭绕落体的进度构造 相关，其破岩冲蚀坑呈“W”形[5]。当缭绕落体中加 人磨料以后，浸没环境下破岩构成的冲蚀坑为上宽 下窄的“V”字形，况且与压力和喷距等参数的联系 没有大。灰浮岩岩样及试验冲蚀坑的外形见图2（压 力 20 MPa）。

试验进程中，为了调查涌现这种差异的缘由，正在 其余环境没有变的状况下停止了非浸没条件下的冲蚀 试验。由图2能够看出，非浸没环境下的冲蚀坑与 缭绕水落体的冲蚀坑外形相似，为“W”形。

此外，应用相反的压力，正在没有加磨料状况下对于同 一浮岩停止了冲蚀试验，未发觉有冲蚀坑涌现。这 注明起破次要是磨料，同声体现了磨料浆体落体的超强破岩威力。

由此可见，涌现冲蚀坑外形变迁的缘由与落体 的浸没与否有间接联系。正在非浸没环境下，落体的 进度大，并且空化水平很高，外观上间接出现出扬声器 状，流体和磨料颗粒集合正在落体的核心，外部无流体 和磨料，因为冲蚀坑为“W”形。而正在浸没环境下，旋 转落体正在存正在少量磨料颗粒的浸没流体的搅扰下， 切向进度衰减很快，空化水平大大升高；此外，落体 和磨料颗粒的进度因衰减比非浸没时升高许多，而 且磨料颗粒正在轴向进度梯度的反应结存正在向落体中 心汇集的趋向。因为，浸没环境下缭绕磨料落体的 冲蚀坑为“V”字形。

从落体破岩发生冲蚀坑的名义毛糙水平简单发 现磨料浆体落体破岩和水落体破岩机理的没有同。中 等压力纯水落体破岩时，率先以颗粒之间强度较低的 胶结物基架的先期完整或者开裂为大前提，岩层颗粒即将 脱离幼体，冲蚀坑的名义一般比拟毛糙本试验 磨料落体破岩所构成的冲蚀坑名义绝对于润滑得多，说 明其完整进程体现为基架和岩层颗粒的同声完整。 实考证实，因为岩样强度较高，落体流体能量没有能导 致岩层完整，仅起到及时荡涤孔底的作用。因为，此 时冲蚀坑的构成是磨料颗粒的冲锋陷阵和磨蚀所致。由 此可见，中级压力下磨料浆体落体完整高强度的岩层 时，岩层完整与磨料的冲锋陷阵和磨蚀间接有关，完整方 式体现为岩层颗粒和胶结物基架的同声完整。

由磨料落体的冲锋陷阵磨蚀破岩机理也可看出，当 岩层遭到存正在定然剪切作用的缭绕落体冲锋陷阵时，岩 石必定简单完整，从而表现出缭绕落体比非旋落体 更高的频率。

缭绕水落体的破岩容积随喷距增多衰减比拟迅 速[5]。相比之下，磨料浆体缭绕落体的破岩容积则 正在15办喷距内随喷距增多衰减较缓。纯水落体破 岩比能较高，喷嘴直径为4. 76 _时完整浮岩[9], 比能为15 kJ/mL。由图3可知，磨料落体破岩的比 能比水落体低了两个单位级。

能够看出，非缭绕落体破 岩具有最优喷距，其缘由正在于喷嘴体对于落体的搅扰。 非旋落体冲孔后的前往走过喷嘴体的反照对于落体的 搅扰反应显着，招致动量丧失大。随喷距增多搅扰 逐步减小，而落体与四周流体的动量交流逐步控股 势，因而体现出最优破岩喷距的具有。而关于缭绕 落体破岩，因为落体的缭绕，小喷距时的前往流仍具 有定然的程序性，喷嘴体对于前往流的反照较弱，后继 落体所受的搅扰很小，因为小喷距时的破岩成效仍 最强，没有具有最优喷距。

缭绕落体破岩容积显然大于非旋落体的缘由可 从落体的进度场差异来注明。依据流体和颗粒的速 度丈量，缭绕落体正在旋流作用下除非对于岩面强加正 面冲锋陷阵力之外，还可需要定然的切向负荷[2,5]。岩 石受化合负荷比纯粹受压应力作用时的毁坏要简单 得多。此外，因为试验为定点冲蚀，缭绕落体正在完整 坑内异样由于旋流的具有而出现出规定活动，即返 回暖维持正在来流外侧，坑底没有易涌现滞留，能量应用 充足，因为破岩容积大、比能小。而直落体破岩，由 于破岩孔径小，简单正在孔底构成滞流，后继落体和磨 料颗粒与前往流的参混和碰撞比拟重大，磨料颗粒 到达孔底的时机、进度和能量大大升高，因为破岩体 积小、比能高。

能够看出，加人PAM后，落体的破岩深 度和直径随喷距的变迁趋向无性质的变迁，然而破 岩的深浅失去了进步。小喷距时破岩深浅进步宽度 较小，随喷距增多，破岩深浅进步宽度也逐步增多。 当喷距为30‘时，磨料桨体落体比磨料水落体的 破岩深浅进步了 80%。从破岩直径立场看，小喷距 时，磨料浆体落体的破岩直径小于磨料水落体的破 岩直径，但随喷距增多，前端的破岩直径增多宽度却 高于后者。

经过丈量PAM含量对于落体中磨料颗粒进度的 反应得出[2,3]，高聚物的加人使落体进度及照顾能 力进步的同声，还驱使落体流体和磨料颗粒活动聚 中。破岩试验后果也注明，正在小喷距时，高聚物推进 落体活动聚中的性能占劣势，而随喷距增多，高聚物 进步落体进度的性能逐步一般。

相反环境下，缭绕落体比非旋落体钻孔直径 大、破岩频率高。试验环境下，磨料浆体缭绕落体比 非旋落体钻孔直径大1.2倍内外，破岩容积进步约 4倍。

其余环境没有变，随喷嘴压降的进步，磨料浆 体缭绕落体破岩钻孔直径和深浅都增多。

磨料浆体缭绕落体正在非浸没环境下破岩形 成的完整坑呈“W”形，但浸没环境下的完整坑则呈“V”形。

中级压力下磨料浆体落体完整柔软岩层时， 岩层完整与磨料的冲锋陷阵磨蚀作用间接有关，完整形式 体现为岩层颗粒和基架的同声完整。旋流的具有是 磨料浆体缭绕落体破岩钻孔直径大、频率高的要害。

随浆体PAM品质分数的进步，破岩深浅和 大喷距时的钻孔直径都增多。正在试验环境下，PAM 品质分数由0增至0.1 %时，落体正在1〇办——30办喷 距下钻孔的深浅进步40% —— 110%,直径进步可达。