应用新计算流体动力学技术改善PDC钻头性能_论文

维普资讯 http://www.cqvip.com 20   国 外 油 田 工 程   F e gn Oi i d Engi ern   or i   l el  f ne i g Vo 1  No.   1 8 6 . 2。 6 O 2.  应 用 新 计 算 流体 动 力 学技 术 改善 P C 钻 头性 能    D G . . t n e  R Was  t o 翻 译 :李 艳 丽 冯 志建  张宏 伟 (   辽河油田工程技术研究院)   校 对 :温 国 强 ( 辽河油 田分 公 司勘探 开发研究 院)   头才 能 获得 最 佳性 能 。尤 其钻 长 井  从 钻 头 内部 流 道泵 入 透 明流体 ,流  段 和 延 伸 井 段 时 , 由 于 系 统 损 耗 降  体 中 加 入 一 种 中性 悬 浮 颗 粒 用 以显  低 了钻 头 所 需 的机 械 能 及 水 力 能 ,   因而 改善 钻 头性 能显 得 更加 重 要 。   1 。钻 头 清 洗  示钻 头 四周 流 体 的流 动方 式 。真 实  再 现 井 底 条 件 非 常 困 难 , 并 且 费 用  也 高 ,但 是 在 室 温 及 室 内 压 力 、钻  的 流 动 方 式 与 真 实 的 井 底 流 动 方 式  通 过 高 速 视 频 对 流 动 状 况 进 行  当 岩屑从 钻 头 表 面能够 快 速运  头 不 转 并 用 水 作 钻 井 液 条 件 下 得 出   移 到 环 空 中 时 ,机 械 钻 速 ( O ) R P  主题 词 PDC 钻 头  CF 技   D 也会 很快 ,因而 维持 钻 头表 面 流体  很 近似 。   的高 速流 动很 有 必要 。在某 些 地层  术  流 动  模 拟   切 削 齿   一 中 , 因 为 不 能 马 上 消 除 钻 头 表 面 岩   详 细分 析 。一束 片 状激 光 穿过透 明   、 引 言  屑 的 微小 磨擦 ,导致 岩屑 附 着 在流  圆 顶 用 作 高 强 度 照 明 ,通 过 把 流 体  速 慢 的 区 域 ,形 成 钻 头 泥 包 。   2 。钻 头 冷 却  素 是 切 削 齿 密 度 和 切 削 齿 的 耐 磨  运 动慢 速 重放 ,可 以在 任何 平 面上  看 到 单 个 颗 粒 的 运 动 ,这 样 在 各 个  的 流 动 模 式  尽 管 P C 钻 头 的 开 发 已 有 2  D 0 多 年 。但 是 其性 能 仍 在不 断改 进 并  完 善 。 随 着 P C 钻 头 在 全 世 界 应  D 越 来 越 高 , 这 就 促 进 设 计 人 员 寻 找  新 的 设 计 工 具 , 加 快 研 制 开 发 速  度  影 响 P C 钻 头 寿 命 的 重 要 因  侧 面 进 行 同 样 操 作 就 可 建 立 起 完 整  D 用 范 围不 断 扩大 ,对 其性 能 要求 也  性 , 当 温 度 达 到 70 ℃ 时 ,切 削 齿  0 用 多普 勒 激 光测 速仪 可 以测量  会迅 速 热解 。因此 为 延长 钻 头使 用  流体 流 速 ,从 而 对流 体进 行 定量分  寿命 ,最 好 是 尽 可 能 地 冷 却 P C 析 。用 一 对激 光 束 照射 到圆 顶上 并  D  切 削齿 。通 过 保持 流体 在 所 有切 削  使其 聚 焦 到一 点 ,通 过光 束 之间 的    齿及 其 上 的 聚晶金 刚 石复 合 片表 面  干 涉 图 可 以 确 定 该 点 的 三 维 流 速 。 上 的 流 速 ,可 以有 效 冷 却 切 削 齿 。   综 上 所 述 ,进 行 水 力 设 计 的 主  要 目的 是 :① 快 速 运 移 岩 屑 到 环 空  切 削齿 。   用 这 种 实 验 的 结 果 来 设 计 钻 头 需 要  花 费 大 量 时 间 和 精 力 , 因 此 为 减 少  以前 。在 设 计 P DC钻 头 时 曾   应 用 过 C D 技 术 , 但 是 早 期 技 术  F 的 计 算 及 网格 生 成 能 力 有 限 ,在 生  成 高 度 逼 真 的 钻 头 模 型 或 者 对 单 个  Am d r aa开 发 计 划 中 , 该 技 术 应 用  实验 次 数 ,缩 短钻 头 研制 周期 ,需  动力 学 ( F 。 C D)  切 削 齿 进 行 模 拟 时 受 到 限 制 。 在  中 ;② 保持 对 钻头 的 清洗 ;③ 冷 却  要寻 找 一种 解 析 工具 ,即计算 流体  2 。计 算方 法  C D 技 术 广 泛 用 于 马 达 空 转 及  F 了新 的 网格生 成 技术 ,从 而 使新 计  算流 体 动 力 学 技 术 成 为 ~ 种 实 用  性 、适 应 性 强 的 设 计 工 具 。   三 、流 动 方 式 的模 拟  从 P C 钻 头 每 个 喷 嘴 流 出 的  D 过 滤 系统 中 ,研 究并 优选 它们 的 流  二 、水 力 因 素 对 钻  头 性 能 的 影 响  流 体 由 于受 到 切 削 齿 、井 底 弧 度 、 体 流动 模式 。因 为它 能迅 速 经济地    钻头 本体 以及从 其 它 喷 嘴流 出流体  生成 大 量 流动 信 息 ,也 常用来 作 为  的影 响 ,其 流 动方 式非 常 复杂 ,难  实验 方 法 的补 充 或 比较方 案 。在难  于 采 用 实 验 方 法 的 条 件 下 ( 高 压  如 情 况 ) 应 用 该 技 术 更 具 有 优 越 性  通 过 正 确 建 立 C D 模 型 可 以 模 拟  F 用 网格 形 式 描 述 大 量 流 体 的 运 动 ,   改进 钻头 性

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