旋转喷头射流工具水力参数优化及结构参数优选

作     者：胡强法 谷子昂 房伟 史怀忠 刘家炜 张学铭 黄志刚 HU Qiangfa;GU Ziang;FANG Wei;SHI Huaizhong;LIU Jiawei;ZHANG Xueming;HUANG Zhigang

作者机构：中石油江汉机械研究所有限公司 中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室 中国石油集团川庆钻探工程有限公司井下作业公司 

基　　金：中国石油天然气集团有限公司科学研究与技术开发项目“200℃/105 MPa连续管钻磨/射流作业工具研制”(编号:2020B-4018) 

出 版 物：《石油钻采工艺》 (Oil Drilling & Production Technology)

年 卷 期：2022年第44卷第3期

页      码：366-375页

摘      要：旋转喷头射流工具能产生高速射流,并且在射流反冲力作用下推动喷头旋转,形成复杂的旋转射流,可实现油管和套管高效清洗。以7000 m井深条件下φ73 mm油管为例,设计了与φ44.5 mm连续管配套的φ54 mm系列旋转喷头射流工具,开展了旋转喷头射流工具水力参数优化,并利用计算流体力学方法对工具结构参数进行优选。研究表明:当排量为270 L/min时旋转喷头射流工具的射流速度约为170 m/s,系统总压耗约为42 MPa,可以满足清洗要求;随着侧向喷嘴偏移半径增加,侧向喷嘴产生的反冲击力矩近似线性增加,其对壁面冲击压力先降低后升高;随着倾斜角度的增加,倾斜喷嘴对油管内壁冲击压力增加;转速在60~360 r/min内,倾斜喷嘴对壁面冲击压力变化不大;最优的结构参数组合为侧向喷嘴偏移半径12 mm、倾斜喷嘴倾斜角度75°、前倾喷嘴角度15°。该研究可为旋转喷头射流工具现场施工和参数优化提供指导。

主 题 词：旋转喷头射流工具 喷嘴 射流流场 水力参数 结构参数 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 08[工学] 

D　O　I：10.13639/j.odpt.2022.03.015

馆 藏 号：203114790...