中南大学学报（自然科学版）
中南大學學報（自然科學版）
중남대학학보（자연과학판）
JOURNAL OF CENTRAL SOUTH UNIVERSITY
2011年
10期
3040-3047
,共8页
空气钻井%潜孔钻头%气固两相流%数值模拟%水力结构
空氣鑽井%潛孔鑽頭%氣固兩相流%數值模擬%水力結構
공기찬정%잠공찬두%기고량상류%수치모의%수력결구
以川渝地区油气田现场空气钻井用潜孔钻头为模拟对象,根据实体模型、底部包络面和实钻井眼建立流场模型,采用RNG k-ε方程作为气相湍流模型,用拉格朗日粒子追踪法描述固相,进行潜孔钻头的旋流场数值模拟.研究结果表明:气相在喷嘴出口形成的扇形面积小,未完全覆盖钻齿,钻齿处岩屑携带效率低；转盘转速对井底流场影响很小;钻头中心区域和切削结构中部(径向狭长区域)存在回流；流量分配不均和回流影响携岩效率和钻进速度；借鉴PDC钻头水力结构的设计思路,在潜孔钻头每个切削结构中心位置增加1个喷孔,在潜孔钻头中心增1个中心喷孔,发现改进后钻齿上分配的气量明显增加,过流流速增大,钻头中心区域回流现象基本消除,改进后结构有利于及时清除岩屑,减少重复切削,可以提高机械钻速以及延长钻头寿命.
以川渝地區油氣田現場空氣鑽井用潛孔鑽頭為模擬對象,根據實體模型、底部包絡麵和實鑽井眼建立流場模型,採用RNG k-ε方程作為氣相湍流模型,用拉格朗日粒子追蹤法描述固相,進行潛孔鑽頭的鏇流場數值模擬.研究結果錶明:氣相在噴嘴齣口形成的扇形麵積小,未完全覆蓋鑽齒,鑽齒處巖屑攜帶效率低；轉盤轉速對井底流場影響很小;鑽頭中心區域和切削結構中部(徑嚮狹長區域)存在迴流；流量分配不均和迴流影響攜巖效率和鑽進速度；藉鑒PDC鑽頭水力結構的設計思路,在潛孔鑽頭每箇切削結構中心位置增加1箇噴孔,在潛孔鑽頭中心增1箇中心噴孔,髮現改進後鑽齒上分配的氣量明顯增加,過流流速增大,鑽頭中心區域迴流現象基本消除,改進後結構有利于及時清除巖屑,減少重複切削,可以提高機械鑽速以及延長鑽頭壽命.
이천투지구유기전현장공기찬정용잠공찬두위모의대상,근거실체모형、저부포락면화실찬정안건립류장모형,채용RNG k-ε방정작위기상단류모형,용랍격랑일입자추종법묘술고상,진행잠공찬두적선류장수치모의.연구결과표명:기상재분취출구형성적선형면적소,미완전복개찬치,찬치처암설휴대효솔저；전반전속대정저류장영향흔소;찬두중심구역화절삭결구중부(경향협장구역)존재회류；류량분배불균화회류영향휴암효솔화찬진속도；차감PDC찬두수력결구적설계사로,재잠공찬두매개절삭결구중심위치증가1개분공,재잠공찬두중심증1개중심분공,발현개진후찬치상분배적기량명현증가,과류류속증대,찬두중심구역회류현상기본소제,개진후결구유리우급시청제암설,감소중복절삭,가이제고궤계찬속이급연장찬두수명.
