【摘 要】
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PDC钻头是目前世界石油、天然气等钻井领域中应用最为广泛的一类钻头,钻进过程中水力因素对钻头非常重要。井底流场是钻头水力问题的直接表现场所,通过对钻头井底流场中流动
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PDC钻头是目前世界石油、天然气等钻井领域中应用最为广泛的一类钻头,钻进过程中水力因素对钻头非常重要。井底流场是钻头水力问题的直接表现场所,通过对钻头井底流场中流动现象的认识分析,可发现钻头水力问题的所在,以便更合理的改进钻头水力结构。本文采用SOLIDWORKS软件建立了井底PDC钻头与井壁之间钻井液流动区域的三维几何模型,采用数值模拟的方法,借助Fluent计算流体软件,以标准k-ζ模型为求解器,对PDC钻头钻进条件下的井底流场进行数值模拟计算,得出了不同喷嘴倾角条件下的井底流场图。分析结果表明:喷射角大、距钻头中心远的喷嘴射流与井壁之间的漩涡区小,有利于携带和清除井壁附近的岩屑;喷射角小、距钻头中心近的喷嘴射流与钻头轴线之间的漩涡区小,有利于清除井底中心的岩屑;倾斜角度大的喷嘴在井底撞击区处的压力梯度值小,对岩屑的翻转能力弱;喷射角度为18度的喷嘴射流有较好的岩屑举升效果;随着喷射角度减小,井底漫流层厚度增加。研究成果对指导PDC钻头的水力结构优化设计、提高PDC钻头的性能具有重要的工程实际意义。
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