摘要：研究石油钻井井下射流的水力清岩能力对钻井业有重要意义。本文借助于预处理方法和多块网格对接技术由计算机数值模拟了形状复杂的钻井PDC钻头井底下的多股淹没射流流场,为体现井底有岩屑时射流场对其的清洗作用,文中借助河流泥沙运动理论,分析了岩屑在井下的受力与运动以考虑固相的作用,因岩屑主要为推移运动,在井底除环空外的大部分地方可简化视为二维运动,提出了钻头井底水力清岩能力的体现参数-水力挟岩力,并通过数值模拟显示了井下流场,描述了转速、射流流量、喷嘴面积、射流雷诺数及井下过流空间等流场控制参数对井底水力清岩能力的不同影响,指出相关水力参数在射流时的优化方向,为复杂的井底流场控制和钻头的合理设计做探索基础。

摘要：V形叶片辅助携岩工具通过其水力和机械的双重作用不仅能防止岩屑沉积,而且能对已形成的岩屑床进行及时清除。目前对辅助携岩工具的结构参数优化缺乏深入研究,制约了该工具的进一步应用和推广。为此,在工具结构分析和工作原理介绍的基础上,利用CFD软件对工具的V形叶片进行了流场仿真,分析了叶片高度、宽角度及转折角等结构参数对工具携岩效果的影响规律。分析结果表明:叶片高度与钻井液流速不成正比,V形叶片高度为25 mm时产生的旋流效果最佳;V形叶片转折角增大,工具周围岩屑的冲洗作用增强,V形叶片转折角为150°时对钻井液的扰动能力最强,携岩和清砂效果最佳。所得结论可为V形叶片辅助携岩工具的后续研究和现场应用提供理论依据。

摘要：现有岩屑清洗工具通过钻杆旋转对环空岩屑进行清洗,因钻杆转速较低,所以会影响工具的井眼清洁效率。鉴于此,设计了一种自旋转岩屑清洗工具。该工具可通过钻杆内部涡轮来实现叶片的高速旋转清洗。采用计算流体动力学对该工具的工作流场进行数值模拟分析,并设计了涡轮叶片的结构。从流线图、速度场和扭矩等角度对工具的清洗能力进行分析,分析结果表明:自旋转岩屑清洗工具比叶片固定式井眼清洁工具的流速提高了1.4倍,高转速下的平均周向涡流速度比低转速下的平均周向涡流速度提高约0.78 m/s。这说明自旋转岩屑清洗工具可使流体携岩和清岩的能力迅速提高,更有利于岩屑的携带和清除。所得结论可为自旋转岩屑清洗工具后续的研制和应用提供理论支持。

摘要：钻进参数是指表征钻进过程中的可控因素所包含的设备、工具、钻井液以及操作条件的重要性质的量。基于此,着重分析了钻进系统的主要内容及其灰色,动态的特征。同时详细叙述了机械参数、水力参数和钻进液性能参数所包含的内容,分析其与优化设计目标之间的关系。基于此,还从破岩、清岩和携岩三个过程中,合理分析钻进参数的作用以及它们之间的交集与关联。另外,在清岩作用分类中,新增了机械清岩的作用及原理,并以此为根据,合理判断清岩与携岩的难易程度。最后,分别介绍了机械参数和钻进液性能参数的具体设计方法和现场对钻进系统总体优化状态的实用判别方法。