氣體循環(huán)介質井底流場數(shù)值模擬.pdf

1、空氣鉆井技術以其諸多優(yōu)勢現(xiàn)在已得到迅速發(fā)展和推廣，但是在井底流場方面的研究卻不夠深入。本文在空氣動力學、氣固兩相流動機理、工程流體力學的基礎上，根據(jù)空氣鉆井的特點，利用空氣動力學模型，運用航天空氣動力學成熟模型理論，并且綜合分相流模型和均相流模型，考慮地層穩(wěn)定、井筒壓力與溫度為穩(wěn)態(tài)的情況，建立了完整的描述氣體鉆井環(huán)空氣固兩相流動力學模型。重點研究了氣體鉆井環(huán)空氣固兩相流動力學模型的求解，采用有限體積方法對模型進行了數(shù)值化處理。借助計算流

2、體動力學（CFD）軟件對環(huán)空氣固兩相流動理論模型進行了迭代校正逐步求解。通過數(shù)值模擬，分析了氣體鉆井中，不同鉆頭類型、鉆具組合等情況下的井底流場分布，環(huán)空井筒壓力、速度、巖屑密度等參數(shù)沿井眼的變化規(guī)律，以及空氣注入量、鉆柱旋轉速度、巖屑等因素對流場分布的影響規(guī)律，總結流場分布規(guī)律，對鉆具組合進行優(yōu)化設計，同時對鉆頭類型和鉆頭設計提出優(yōu)化方案。 數(shù)值模擬計算表明本文所建立的描述環(huán)空氣固兩相流動力學模型以及求解方法正確可靠，為空氣鉆