射流磨钻头流场特性及其外排屑槽影响的数值模拟

摘要：

在油气田开发中,水平井钻进时携岩困难、托压严重、机械钻速慢等问题严重影响生产效益.射流磨钻头既能降低井底压差实现欠平衡提速,又能粉碎岩屑实现岩屑悬浮运移,为水平井安全高效钻井作业提供技术支撑.研究基于计算流体力学方法,建立了射流磨钻头流场的数值仿真,并采用标准k-ε双方程模型对其流场特性及其外排屑槽尺寸的影响进行了模拟研究.结果表明,无外排屑槽时射流磨钻头的降压效果最好,井底低压区和中压区呈现一降一升的趋势;井底压力沿钻头直径方向分布极不均匀,高压与低压交错出现;在开外部排屑槽的情况下,内排屑孔的总体积流量占比达100％以上,随单个外排屑槽宽度的增大,内排屑孔的总体积流量占比增加,且外排屑槽存在钻井液回流的现象,回流体积流量占比4％以内.研究结果为射流磨钻头的优化设计与应用提供理论依据.

关键词：射流磨钻头、水力结构、井底流场、数值模拟

所属期刊栏目：42

分类号：TE21(钻井工程)

资助基金：国家自然科学基金青年项目"水平井射流磨钻头粉碎钻屑与提高钻速的机理研究";陕西省非常规油气勘探开发协同创新中心西安石油大学开放基金资助项目"非常规油气水平井射流磨钻头高效破岩技术研究"

在线出版日期：2020-06-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共5页

页码：162-166