旋切式PDC钻头水力结构优化

摘要：

旋切式PDC钻头比常规PDC钻头的结构更复杂,工作原理也比较特殊,常规的数值模拟方法不能全面描述旋切式PDC钻头水力结构及井底流场特性.鉴于此,采用标准κ-ε模型和离散相模型(DPM)对旋切式PDC钻头井底流场进行仿真模拟,并对钻头的水力结构进行优化设计,对优化前后旋切式PDC钻头的井底流场进行对比分析.研究结果表明:刀盘形状的改变有利于工作流体的流动,可以降低刀盘附近岩屑颗粒的质量浓度;采用带有曲率的喷嘴可以增强旋切式PDC钻头刀盘区域的井底清洗效果;当采用曲率为1/50的喷嘴时,刀盘区域的井底清洗效果最好;当采用中心喷嘴直径12.0 mm和边缘喷嘴直径8.8 mm的组合方案时,旋切式PDC钻头的清洗和携岩能力达到最优.研究结果对未来页岩气开采方式的研究具有一定的指导意义.

关键词：旋切式、PDC钻头、水力结构、喷嘴曲率、直径组合、井底流场、仿真

所属期刊栏目：48

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：克拉玛依人才引进基金项目RCYJ2016B-02-004

在线出版日期：2020-07-20（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：43-51