摘要：为了提高PDC钻头在研磨性地层中的机械钻速，延长使用寿命，采用室内实验和现场验证的研究方法，设计了一种切向导入式旋流喷嘴。文中对旋流喷嘴的关键结构参数进行了优化，与普通圆喷嘴进行了破岩效果对比，并将旋流喷嘴应用到PDC钻头上，进行了现场验证试验。相同条件下，非对称切向导入口喷嘴的破岩效果比对称切向导入口喷嘴的破岩效果好，当切向导入口数量为3个、角度为300和圆锥收缩角度为20。时，旋流喷嘴的破岩效果最好。切向导入式旋流喷嘴产生的破碎坑冲蚀体积是普通圆射流的4．00～5．60倍。现场应用结果表明。旋流PDC钻头的机械钻速比普通PDC钻头提高了51％～67％．并且延长了钻头使用寿命。

摘要：针对超深层强研磨、高硬度地层机械钻速慢的问题,研制了一种超短高能涡轮钻具,并对其进行了参数校核和现场应用。该涡轮钻具创新设计了多曲面3D转子叶片,基于流体力学CFX软件,优化了转子叶片空间形态布局,使叶片的水力能量转化效率提高45%,扭矩增加了43.55%;通过将装有叶片的动力端和装有止推轴承的轴承端合二为一,使分体式的涡轮芯轴改进为一体式结构,长度由进口涡轮钻具的15 m缩短至8.3 m,大幅提高了涡轮钻具的可下入性和安全性,缩短了划眼和通井作业时间;最后采用有限元仿真对涡轮钻具产生的扭矩和丝扣连接强度进行了校核测试。该涡轮钻具先后在博孜、元坝等区块石英砂岩、火成岩、砾石层地层的48口井中成功应用,应用混合钻头后机械钻速平均提高100%,为我国深层超深层钻井提供了有力保障。