旋切式PDC钻头水力结构优化

• 作者: 张博禹 曹扬
• 来源期刊: 石油机械
• 学科: 工学
• 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
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 钻井技术与装备
• 页码范围: 43-51
• 页数: 9页
• 分类号: TE921
• 字数: 3789字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16082/j.cnki.issn.1001-4578.2020.06.007

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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	曹扬		4	4	1.0	2.0
2	张博禹		1	0	0.0	0.0