径向水平井自进式旋转射流钻头流场特性分析

作     者：毕刚 李根生 沈忠厚 黄中伟 李浩 BI Gang;LI Gen-sheng;SHEN Zhong-hou;HUANG Zhong-wei;LI Hao

作者机构：油气资源与探测国家重点实验室(中国石油大学(北京))北京102249 

基　　金：国家973项目"深井复杂地层安全高效钻井基础研究"(2010CB226700) 国家科技重大专项"煤层气水平井 多分支水平井钻井技术研究"(2011ZX05036-002) 

出 版 物：《流体机械》 (Fluid Machinery)

年 卷 期：2014年第42卷第5期

页      码：25-30页

摘      要：为解决径向水平井钻进过程中破岩效率和自进能力的问题,设计了一种自进式旋转射流钻头。运用数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型对所设计射流钻头的内外流场进行了三维流动特性分析,并分析了射流钻头结构参数对喷嘴流场特性的影响规律,进一步优化了自进式旋转射流钻头。结果表明,自进式旋转射流喷嘴外流场的轴心速度在喷嘴中心线上的速度最大,随着径向半径的增大,轴向速度迅速减小;切向速度沿喷嘴径向呈现出经典的"N"形分布,有利于增大射流破碎岩石的深度和破碎面积;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离;自进式旋转射流钻头导向叶轮的螺距和导叶数量,对射流速度有着重要的影响;喷嘴直径对射流流场特性的影响较大。经过优化,得到射流钻头的叶轮螺距16mm,导叶数为2,喷嘴直径为1mm。

主 题 词：径向水平井 自进式旋转射流钻头 导向叶轮 流场特性 

学科分类：080704[080704] 08[工学] 080401[080401] 0807[工学-电子信息类] 0804[工学-材料学] 

D　O　I：10.3969/j.issn.1005-0329.2014.05.006

馆 藏 号：203335290...