流道形状对PDC钻头携岩和冷却效率影响研究

作     者：况雨春 王芳 冯明 魏莉鸿 KUANG Yu-chun1, WANG Fang1, FENG Ming2, WEI Li-hong2

作者机构：西南石油大学机电工程学院四川成都610500 四川川庆石油钻采科技有限公司四川广汉618300 

基　　金：国家油气重大专项"钻完井关键工具研制"资助项目(2016ZX05038005) 

出 版 物：《机械设计》 (Journal of Machine Design)

年 卷 期：2018年第35卷第3期

页      码：49-56页

摘      要：在实际钻井过程中,PDC钻头的流道形状对钻头是否泥包有着重要影响。为了深入了解流道形状对PDC钻头携岩和冷却效率的影响规律,文中通过改变排屑槽轮廓平分线与切削轮廓平分线的夹角α值大小来调整PDC钻头模型的流道形状,并对各钻头模型进行破岩仿真获取各个切削齿的切削量、岩屑初始运动速度和方向;将具有一定质量流量、初始运动速度和方向的岩屑假设为从齿面生成进入流场的球状颗粒,采用拉格朗日粒子追踪法对岩屑颗粒运动进行追踪;把滞留岩屑量、流道排出岩屑匹配值均方差σ和切削齿散热量相对值作为钻头携岩和冷却效率的量化评价指标。数值结果表明:流道形状直接影响钻头的携岩和冷却效率,α值越大σ越小,井底的滞留岩屑量越小,钻头冷却效率越高。受PDC钻头结构设计限制,流道的形状设计存在一个最优值,且其最优夹角α值应在0°左右,正角最佳。

主 题 词：PDC钻头 流道形状 携岩效率 冷却效率 量化评价 

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

D　O　I：10.13841/j.cnki.jxsj.2018.03.009

馆 藏 号：203284625...