PDC鉆頭井底流場(chǎng)研究.pdf

1、井底流場(chǎng)是鉆頭水力問題的直接表現(xiàn)場(chǎng)所，通過對(duì)鉆頭井底流場(chǎng)中流動(dòng)現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)分析，可發(fā)現(xiàn)鉆頭水力問題的所在，更合理地改進(jìn)噴嘴組配，設(shè)計(jì)排屑槽道。由于PDC鉆頭井底流場(chǎng)是結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的三維非自由多股射流湍流流場(chǎng)，用理論和實(shí)驗(yàn)手段很難得到井底射流的流動(dòng)特性。 本文利用ANSYS軟件建立了PDC鉆頭的三維幾何模型并導(dǎo)入GAMBIT進(jìn)行網(wǎng)格劃分，最后在FLUENT軟件中設(shè)置速度入口及自由出口的邊界條件進(jìn)行分析，得出了噴嘴最大流速為232m/

2、s時(shí)的流場(chǎng)圖及井底的流場(chǎng)圖。分析結(jié)果表明：噴射角大、距鉆頭中心遠(yuǎn)的噴嘴射流與井壁之間的漩渦區(qū)小，有利于攜帶和清除井壁附近的巖屑；噴射角小、距鉆頭中心近的噴嘴射流與鉆頭軸線之間的漩渦區(qū)小，有利于清除井底中心的巖屑。將各個(gè)噴嘴設(shè)計(jì)成具有不同射流速度的噴嘴更有利于清除和攜帶巖屑，且距鉆頭中心近的噴嘴應(yīng)具有最高的射流速度，而在該噴嘴兩側(cè)的兩個(gè)噴嘴應(yīng)具有較高的射流速度，與該噴嘴相隔的兩個(gè)噴嘴應(yīng)具有較低的射流速度。研究成果對(duì)指導(dǎo)PDC鉆頭的水力結(jié)構(gòu)