旋切式PDC钻头水力结构优化

作     者：曹扬 张博禹 Cao Yang;Zhang Boyu

作者机构：中国石油大学(北京)机械与储运工程学院 

基　　金：克拉玛依人才引进基金项目(RCYJ2016B-02-004) 

出 版 物：《石油机械》 (China Petroleum Machinery)

年 卷 期：2020年第48卷第6期

页      码：43-51页

摘      要：旋切式PDC钻头比常规PDC钻头的结构更复杂,工作原理也比较特殊,常规的数值模拟方法不能全面描述旋切式PDC钻头水力结构及井底流场特性。鉴于此,采用标准k-ε模型和离散相模型(DPM)对旋切式PDC钻头井底流场进行仿真模拟,并对钻头的水力结构进行优化设计,对优化前后旋切式PDC钻头的井底流场进行对比分析。研究结果表明:刀盘形状的改变有利于工作流体的流动,可以降低刀盘附近岩屑颗粒的质量浓度;采用带有曲率的喷嘴可以增强旋切式PDC钻头刀盘区域的井底清洗效果;当采用曲率为1/50的喷嘴时,刀盘区域的井底清洗效果最好;当采用中心喷嘴直径12.0 mm和边缘喷嘴直径8.8 mm的组合方案时,旋切式PDC钻头的清洗和携岩能力达到最优。研究结果对未来页岩气开采方式的研究具有一定的指导意义。

主 题 词：旋切式 PDC钻头 水力结构 喷嘴曲率 直径组合 井底流场 仿真 

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

D　O　I：10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2020.06.007

馆 藏 号：203948549...