Resumen

Las tecnologías de chorro de gas abrasivo son eficaces y beneficiosas y se utilizan ampliamente para perforar sustratos de metal y vidrio. Cuando se aumenta la presión de entrada, los chorros de gas pueden ser lo suficientemente potentes como para romper la roca. Tienen usos potenciales en la exploración y perforación de metano en capas de carbón debido a su perforación con chorro no líquido, que evita la invasión de agua y el colapso del pozo. Mejorar la eficacia de la rotura de rocas mediante chorros de gas abrasivos es una condición esencial para la futura exploración de metano en capas de carbón. La estructura de la boquilla es vital para el campo de flujo y la tasa de erosión. Además, es esencial optimizar la estructura de la boquilla para mejorar la eficacia de la rotura de la roca. Combinando la aerodinámica y fijando el estado de la boquilla en la broca, diseñamos cuatro tipos de boquillas preliminares. Las tasas de erosión de las cuatro boquillas se calculan mediante simulación numérica, lo que nos permite concluir que una boquilla a Mach 3 puede inducir la máxima erosión cuando la presión es de 25 MPa. Las presiones más elevadas no pueden mejorar los índices de erosión porque el efecto escudo disminuye la energía de impacto. Las presiones más pequeñas no pueden acelerar las tasas de erosión debido a las cortas ondas de expansión y a las bajas velocidades de los chorros de gas. Se promueve una estructura de boquilla óptima con ondas de expansión extendidas y efectos de escudo menos evidentes. Para optimizar aún más la estructura de la tobera, se calculan las tasas de erosión en diversas condiciones utilizando el método de una sola variable. La estructura óptima de la tobera se consigue comparando las tasas de erosión de diferentes estructuras de tobera. Los resultados experimentales sobre la erosión de la roca coinciden con las simulaciones numéricas. Así, la boquilla óptima crea un volumen y una profundidad de erosión máximos.

• Materias:Hidrología Permeabilidad Petróleo Yacimientos minerales Minería Geofluidos
• Subjects:Hydrology Permeability Petroleum Mineral deposits Mining Geofluids
• Palabras claves:tasa de erosión, exploración del lecho de metano, estructura óptima de la boquilla, chorro de gas abrasivo, estructura de la boquilla, eficacia de la roca, simulación numérica, rotura de la roca, onda de expansión corta, diferente estructura de la boquilla
• Keywords:erosion rate, bed methane exploration, optimal nozzle structure, abrasive gas jet, nozzle structure, efficiency of rock, numerical simulation, rock breakage, short expansion wave, different nozzle structure