自進式多孔射流鉆頭結構設計與流場特性分析
吳成懷; 韋明輝; 周彥希; 何靈; 劉忠祥; 張鵬 西南石油大學
關鍵詞：超短半徑水平井 自進式 多孔射流鉆頭 支撐板 流場特性
摘要：為了防止鉆頭在鉆進過程中由于射流噴嘴頂住井底而發(fā)生卡堵問題,設計了一種帶支撐板的自進式多孔射流鉆頭,并將圓錐收斂型噴嘴的結構設計應用于前向中心噴嘴,使前向中心射流具有更長的等速核以及更高的破巖效率。對所設計射流鉆頭的內外流場進行了三維流動特性數值模擬分析,并研究了支撐板結構對噴嘴流場特性的影響規(guī)律。研究結果表明:帶支撐板的自進式多孔射流鉆頭的井底速度云圖上分布著4個圓狀高速區(qū)域,其中中心區(qū)域的流體流速最大,射流流束直徑最大,即采用了圓錐收斂型噴嘴結構的前向中心射流具有更高效的破巖能力;當自進式多孔射流鉆頭具有3支撐板結構時,鉆頭的前向孔眼采用1+3布局結構更為合適;當射流鉆頭采用支撐板結構時,并不會影響漫流對井底排屑的清洗作用。研究結果對于自進式多孔射流鉆頭的現場應用及進一步的優(yōu)化設計具有一定的參考作用。
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