旋流PDC鉆頭井底流場研究.pdf

1、優(yōu)化井底水力特性是提高鉆井速度的有效途徑之一，基于這種認(rèn)識，對旋轉(zhuǎn)射流的結(jié)構(gòu)特性進(jìn)行了深入剖析，提出了將旋轉(zhuǎn)射流引入到PDC鉆頭的技術(shù)設(shè)想，并采用理論分析和試驗研究的方法探索了旋流PDC鉆頭井底流場輔助提高鉆井速度的機(jī)制，為相關(guān)的實際應(yīng)用尋求理論支持。 首先，在分析旋轉(zhuǎn)射流結(jié)構(gòu)特性的基礎(chǔ)上，基于較少假設(shè)，采用重整化群RNG κ-ε模型，對旋流PDC鉆頭井底流場進(jìn)行數(shù)值模擬，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，旋轉(zhuǎn)射流和直射流的配合比常規(guī)的直射流可獲得更大

2、的漫流速度，有利于清除井底巖屑；鉆頭外圍噴嘴采用旋流噴嘴時，可獲得更好的清巖效果；鉆頭旋轉(zhuǎn)和噴嘴旋轉(zhuǎn)射流聯(lián)合作用，會在井底形成有序的高壓區(qū)和低壓區(qū)分布，改善井底巖石和巖屑的受力狀況，從而提高鉆井速度。 其次，開展了切向注入式旋流噴嘴的攜巖實驗，結(jié)果表明，切向注入式旋流噴嘴的攜巖能力優(yōu)于直射流噴嘴；隨著噴距的增加，噴嘴攜巖能力呈先增大后減小的趨勢，本文實驗條件下的最佳攜巖噴距為(1-3)L/d；當(dāng)切入孔個數(shù)為3個時，攜砂量最大，是