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基于DPM模型的双级PDC钻头流场特性研究

论文摘要

针对双级PDC钻头领眼钻头井眼空间上返的钻井液与扩眼钻头井底流场相互干扰的问题,通过在分流传力总成上增加级间喷嘴形成了一种新的双级PDC钻头水力结构。基于FLUENT软件中的DPM模型,模拟计算了井底钻井液流速、井底压降及井底岩屑质量浓度分布,证实了级间喷嘴对于流场改善的有效性,并在此基础上分析了级间结构对双级PDC钻头井底流场的影响规律。仿真结果表明:级间喷嘴倾角为75°时钻井液清洗效果相对较好;领眼钻头与扩眼钻头的刀翼位置应尽量重叠,这样形成了自下而上的流动通道,利于岩屑的快速上返;领眼钻头与扩眼钻头级间段长增大到40 mm时,级间喷嘴的抽吸作用最显著而后逐渐减弱;领眼钻头与扩眼钻头喷嘴流量比值的增大,提高了领眼钻头井底流场清洗效率,降低了扩眼钻头井底流场清洗效率,领眼与扩眼体喷嘴间最佳流量分配比例为5∶5。研究结果可为双级PDC钻头的水力结构设计及井底流场特征研究提供理论依据。

论文目录

  • 0 引言
  • 1 计算模型
  •   1.1 几何模型
  •   1.2 控制方程与求解方法
  • 2 有、无级间喷嘴时流场对比分析
  • 3 级间结构对井底流场的影响规律
  •   3.1 级间喷嘴倾角
  •   3.2 刀翼相对位置
  •   3.3 级间段长
  •   3.4 级间流量分配比例
  • 4 结论

    • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 闫炎,管志川,阎卫军,耿潇,呼怀刚

    关键词: 双级钻头,水力结构,流场特性,模型,数值模拟

    来源: 石油机械 2019年09期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑

    专业: 石油天然气工业

    单位: 中国石油大学(华东)石油工程学院,山东省深地钻井过程控制工程技术研究中心,中国石油长城钻探工程有限公司钻井一公司

    基金: 国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”之子课题“旋转导向钻井系统研制”(2016ZX05022-002)

    分类号: TE921.1

    DOI: 10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2019.09.001

    页码: 1-9

    总页数: 9

    文件大小: 2387K

    下载量: 165

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    本文来源: https://www.lunwen66.cn/article/b4e763aef915bd26bb93ece1.html