超高压双流道PDC钻头井底流场数值模拟研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:s2580017
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超高压射流PDC钻头配合井下增压器使用是目前提高深井钻速的关键技术之一。本文利用CAD软件建立了超高压双流道PDC钻头的三维几何模型及井底流场的物理模型;应用Gambit对流动实体进行非结构网格划分;基于计算流体力学理论,数值模拟了超高压射流PDC钻头井底流场,得到了流场中速度和压力的分布规律。计算结果表明,超高压射流流场结构分为初始段、过渡段和基本段,等速核的长度为7.5倍喷嘴直径,为了使超高压射流的等速核可直接作用在岩石表面进行破岩,超高压射流喷距设计为4倍喷嘴直径。PDC钻头井底流场包括射流冲击区、漩涡区和漫流区和上返区。整个井底流场分为两个部分:超高压射流流场和低压射流流场。超高压射流在井底的作用是破碎岩屑,低压喷嘴射流的作用是清洗井底和辅助破岩。钻头旋转情况下与静止时对比,喷嘴射流出现了更明显的弯曲现象,各喷嘴射流与井壁间的漩涡区也明显减小。以上研究丰富和发展了超高压喷射钻井的理论,在超高压双流道PDC钻头的水力结构设计上扮演了重要的角色。
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