激光与机械联合破岩钻具气路的流固耦合分析

摘要：

为适应当前复杂深部地层的钻井需求,结合商用激光技术迅速广泛发展及与能源开发行业的融合趋势,展开了激光与机械联合破岩原理试验研究并研制了原理试验钻具.该钻具采用了实施性和经济性较好的气体保护隔离方案.针对原理试验钻具气路设计的合理性,采用CFD-DEM方法进行流固耦合分析,验证了现有试验用空气压缩机所供高速压缩气流对促进钻屑的循环及保护光学镜组模块的作用.仿真分析结果表明:当直径为2～6 mm随机分布的岩屑颗粒以均值为20 m/s正态分布速度逸出时,相对无气体作用工况,当有0.6 MPa高速压缩气流作用于试验钻具后,5s结束时刻环空返屑效率提高2倍,阻碍激光传输的岩屑颗粒减少1/3,证明该气路设计对加速岩屑循环和保护光学元件具有积极作用.研究方法与结果对激光破岩中光学模块保护及岩屑移运相关研究具有一定的参考价值.

关键词：CFD-DEM;激光破岩;气路设计;激光钻井;流固耦合

所属期刊栏目：49

分类号：TE921(石油机械设备与自动化)

资助基金：中国石油天然气集团有限公司"十三五"后两年重大科技项目"激光、超声波与机械联合破岩方法研究";国家油气钻井装备工程技术研究中心计划开发项目"激光与机械联合破岩成孔技术研究"

在线出版日期：2021-09-16（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1-8