[发明专利]一种立井井帮温度判断方法有效

申请号：	201610305503.9	申请日：	2016-05-09
公开（公告）号：	CN105909252B	公开（公告）日：	2018-06-08
发明（设计）人：	张海骄;姚直书;王成博;陈晨;杨海若;李世辉	申请（专利权）人：	淮南矿业（集团）有限责任公司
主分类号：	E21D1/12	分类号：	E21D1/12;E21B47/07
代理公司：	合肥市浩智运专利代理事务所(普通合伙) 34124	代理人：	丁瑞瑞
地址：	232001***	国省代码：	安徽;34
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摘要：	一种立井井帮温度判断方法，包括以下步骤:(1)测量或查看冻结管的各参数；(2)然后确定每天送冷量；(3)推出冻土发展到井帮所需要的冻结天数N计算公式；(4)推出受单圈孔影响的井帮温度计算公式；(5)推出受两个或以上冻结孔影响的井帮温度的计算公式，(6)推出单根冻结管第n天冻土发展半径公式；(7)确定距离影响系数ε的数值；(8)将测量或查看冻结管的各参数和确定距离影响系数ε的数值代入第(5)步中的计算公式中。该步骤方法避免了经验法和工程类比法的苛刻条件，以科学的方式提前获得数据。
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【主权项】：

一种立井井帮温度判断方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)测量或查看冻结管的各参数；(2)然后确定每天送冷量；(3)推出冻土发展到井帮所需要的冻结天数N计算公式；(4)推出受单圈孔影响的井帮温度计算公式；(5)推出受两个或以上冻结孔影响的井帮温度的计算公式；(6)推出单根冻结管第n天冻土发展半径公式；(7)确定距离影响系数ε的数值；(8)将测量或查看冻结管的各参数和确定距离影响系数ε的数值代入第(5)步中的计算公式中；所述的步骤(1)需要测量或查看的参数分别为：查看盐水状态和冻结管最大散热期的盐水温度，从而确定冻结管最大散热系数Kt，测量冻结管的外径de、立井处的土的种类，确定相应的土比热容m和密度ρ、该土形成的岩层的温度扩散系数α和测量岩层的原始温度t₀、冻结管距井帮的距离R_b；所述的步骤(2)中，每天的送冷量一定且为24πd_eh_ek_t其中de为冻结管的外径，m；he为岩层厚度，m；k_t为冻结管最大散热系数，J/(m²·h)；所述的步骤(3)中，冻土发展到井帮所需要的冻结天数N的计算公式为：

<mrow><mi>N</mi><mo>=</mo><mfrac><msubsup><mi>R</mi><mi>b</mi><mn>2</mn></msubsup><mrow><msup><mi>α</mi><mn>2</mn></msup><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mn>24</mn><msub><mi>d</mi><mi>e</mi></msub><msub><mi>k</mi><mi>t</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>mρt</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>+</mo><msubsup><mi>d</mi><mi>e</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>

其中R_b为冻结管距井帮的距离，m；α为岩层的温度扩散系数；de为冻结管的外径，m；k_t为冻结管最大散热系数，J/(m²·h)；m为土的比热容，J/kg·℃；ρ为土的密度，kg/m³；t₀为岩层的原始温度，℃；所述的步骤(4)中，受单圈孔影响的井帮温度t_b的计算公式为：

<mrow><msub><mi>t</mi><mi>b</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac><mi>α</mi><msub><mi>R</mi><mi>b</mi></msub></mfrac><msqrt><mrow><mi>n</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mn>24</mn><msub><mi>d</mi><mi>e</mi></msub><msub><mi>k</mi><mi>t</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>mρt</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>+</mo><msubsup><mi>d</mi><mi>e</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>)</mo></mrow></mrow></msqrt><mo>)</mo></mrow></mrow>

其中R_b为冻结管距井帮的距离，m；α为岩层的温度扩散系数；de为冻结管的外径，m；k_t为冻结管最大散热系数，J/(m²·h)；m为土的比热容，J/kg·℃；ρ为土的密度，kg/m³；t₀为岩层的原始温度，℃；n为冻结天数，该公式中的R_b>500mm，该公式适用于受单圈孔影响的冻结壁任意点的温度；所述的步骤(5)中，计算出受两个或以上冻结孔影响的井帮温度，计算公式如下：

<mrow><msub><mi>t</mi><mi>b</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>t</mi><mn>0</mn></msub><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>-</mo><mfrac><mi>α</mi><mrow><msub><mi>ϵR</mi><mi>b</mi></msub></mrow></mfrac><msqrt><mrow><mi>n</mi><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><mn>24</mn><msub><mi>d</mi><mi>e</mi></msub><msub><mi>k</mi><mi>t</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>mρt</mi><mn>0</mn></msub></mrow></mfrac><mo>+</mo><msubsup><mi>d</mi><mi>e</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>)</mo></mrow></mrow></msqrt><mo>)</mo></mrow></mrow>

其中：R_b为冻结管距井帮的距离，m；α为岩层的温度扩散系数；de为冻结管的外径，m；k_t为冻结管最大散热系数，J/(m²·h)；m为土的比热容，J/kg·℃；ρ为土的密度，kg/m³；t₀为岩层的原始温度，℃；n为冻结天数，ε为距离影响系数，该公式中的R_b>500mm；所述的步骤(6)中，推出单根冻结管第n天冻土发展半径，计算公式如下：