自进式多孔射流钻头结构设计与流场特性分析

摘要：

为了防止钻头在钻进过程中由于射流喷嘴顶住井底而发生卡堵问题,设计了一种带支撑板的自进式多孔射流钻头,并将圆锥收敛型喷嘴的结构设计应用于前向中心喷嘴,使前向中心射流具有更长的等速核以及更高的破岩效率.对所设计射流钻头的内外流场进行了三维流动特性数值模拟分析,并研究了支撑板结构对喷嘴流场特性的影响规律.研究结果表明:带支撑板的自进式多孔射流钻头的井底速度云图上分布着4个圆状高速区域,其中中心区域的流体流速最大,射流流束直径最大,即采用了圆锥收敛型喷嘴结构的前向中心射流具有更高效的破岩能力;当自进式多孔射流钻头具有3支撑板结构时,钻头的前向孔眼采用1+3布局结构更为合适;当射流钻头采用支撑板结构时,并不会影响漫流对井底排屑的清洗作用.研究结果对于自进式多孔射流钻头的现场应用及进一步的优化设计具有一定的参考作用.

关键词：超短半径水平井、自进式、多孔射流钻头、支撑板、流场特性、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：国家自然科学基金项目“基于超临界二氧化碳射流的天然气水合物分解破碎机理与实验研究”51804267

在线出版日期：2019-12-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共6页

页码：1-6