基于DPM模型的双级PDC钻头流场特性研究

摘要：

针对双级PDC钻头领眼钻头井眼空间上返的钻井液与扩眼钻头井底流场相互干扰的问题,通过在分流传力总成上增加级间喷嘴形成了一种新的双级PDC钻头水力结构.基于FLUENT软件中的DPM模型,模拟计算了井底钻井液流速、井底压降及井底岩屑质量浓度分布,证实了级间喷嘴对于流场改善的有效性,并在此基础上分析了级间结构对双级PDC钻头井底流场的影响规律.仿真结果表明:级间喷嘴倾角为75°时钻井液清洗效果相对较好;领眼钻头与扩眼钻头的刀翼位置应尽量重叠,这样形成了自下而上的流动通道,利于岩屑的快速上返;领眼钻头与扩眼钻头级间段长增大到40 mm时,级间喷嘴的抽吸作用最显著而后逐渐减弱;领眼钻头与扩眼钻头喷嘴流量比值的增大,提高了领眼钻头井底流场清洗效率,降低了扩眼钻头井底流场清洗效率,领眼与扩眼体喷嘴间最佳流量分配比例为5∶5.研究结果可为双级PDC钻头的水力结构设计及井底流场特征研究提供理论依据.

关键词：双级PDC钻头、水力结构、流场特性、DPM模型、数值模拟

所属期刊栏目：47

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：国家科技重大专项“大型油气田及煤层气开发”之子课题“旋转导向钻井系统研制”2016ZX05022-002

在线出版日期：2019-10-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1-9