流体机械

2014, v.42;No.503(05) 25-30

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径向水平井自进式旋转射流钻头流场特性分析
Flow Field Study on Self-propelled Conical Jet Bit for Radial Horizontal Drilling

毕刚;李根生;沈忠厚;黄中伟;李浩;

摘要(Abstract):

为解决径向水平井钻进过程中破岩效率和自进能力的问题,设计了一种自进式旋转射流钻头。运用数值模拟方法,采用RNG k-ε湍流模型对所设计射流钻头的内外流场进行了三维流动特性分析,并分析了射流钻头结构参数对喷嘴流场特性的影响规律,进一步优化了自进式旋转射流钻头。结果表明,自进式旋转射流喷嘴外流场的轴心速度在喷嘴中心线上的速度最大,随着径向半径的增大,轴向速度迅速减小;切向速度沿喷嘴径向呈现出经典的"N"形分布,有利于增大射流破碎岩石的深度和破碎面积;径向速度呈轴对称分布,存在明显的漫流层,有助于岩屑的脱离;自进式旋转射流钻头导向叶轮的螺距和导叶数量,对射流速度有着重要的影响;喷嘴直径对射流流场特性的影响较大。经过优化,得到射流钻头的叶轮螺距16mm,导叶数为2,喷嘴直径为1mm。

关键词(KeyWords): 径向水平井;自进式旋转射流钻头;导向叶轮;流场特性

Abstract:

Keywords:

基金项目(Foundation): 国家973项目“深井复杂地层安全高效钻井基础研究”(2010CB226700);; 国家科技重大专项“煤层气水平井、多分支水平井钻井技术研究”(2011ZX05036-002)

作者(Author): 毕刚;李根生;沈忠厚;黄中伟;李浩;

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参考文献(References):

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