PDC钻头井底流场数值模拟研究与现场试验

作     者：陈振良 王眉山 李晓军 史怀忠 范永涛 赫文豪 CHEN Zhenliang;WANG Meishan;LI Xiaojun;SHI Huaizhong;FAN Yongtao;HE Wenhao

作者机构：中国石油大学(北京)油气资源与探测国家重点实验室 中国石油集团油田技术服务有限公司 中国石油集团测井有限公司北京测井技术开发分公司 中国石油大学(北京)油气光学探测技术北京市重点实验室 

基　　金：国家自然科学基金项目“轴扭耦合冲击辅助钻头破碎高温花岗岩机理研究”(编号:52274016) 国家重点研发计划项目“复杂油气智能钻井理论与方法—复杂地层智能化破岩机理与导向控制方法”(编号:2019YFA0708302) 中国石油大学(北京)科研基金“能源交叉学科基础研究中心建设与发展规划”(编号:2462022YXZZ007) 中国石油大学(北京)科研基金“高温作用下深层硬岩力学特性与渗流机制演化机理研究”(编号:2462022BJRC012) 

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

年 卷 期：2023年第46卷第6期

页      码：85-93页

摘      要：钻头水力学问题直接影响钻头的使用寿命。在钻井过程中,保持钻头井底区域的清洁对于提高机械钻速和进尺具有重要影响。文章针对PDC钻头的井底流场完成以下研究内容:利用Ansys Fluent软件建立了PDC钻头井底流场固液两相流模型,基于有限体积法分析不同喷嘴参数和刀翼参数条件下井底流场特性及岩屑浓度,明确了喷嘴倾斜角度和出口位置对PDC钻头各流道之间流量分布的影响规律,解析了井底流场的流动机制,优化了钻头的喷嘴空间结构参数。研究结果表明:喷嘴倾角随喷嘴出口至钻头中心距离增加而增大时,各个流道内的流量趋于平衡;在单个流道内设置1个喷嘴时能够减少涡旋,有利于提高清岩效率;喷嘴数量和刀翼数量相同时,6刀翼钻头清岩效果比5刀翼钻头好。文章研究可望为PDC钻头的结构优化设计提供了有益的参考依据。

主 题 词：PDC钻头 喷嘴 井底流场 固液两相流 

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

D　O　I：10.3969/J.ISSN.1006-768X.2023.06.14

馆 藏 号：203125936...