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基于文丘里效应的自循环粒子射流钻井工具设计及模拟分析

李玮1,李世昌1,李卓伦2,王新胜2,朱岩3   

  1. 1.东北石油大学,黑龙江 大庆 163318;2.中国石油大庆油田有限责任公司,黑龙江  大庆  163001;3.大庆油田创业集团华谊实业公司,黑龙江  大庆  163311)
  • 出版日期:2018-04-25 发布日期:2018-05-29
  • 作者简介:李玮(1979-),男,教授,博士生导师,2003年毕业于大庆石油学院油气井工程专业,2010年毕业于东北石油大学油气井工程专业,获博士学位,现主要从事高效钻井破岩、水力压裂、钻井优化等方面的理论与技术研究工作。
  • 基金资助:
    国家科技重大专项“高频低幅扭转冲击器及配套工艺技术”(2016ZX05020-002)、“钻井工程一体化软件”(2016ZX05020-006)

  • Online:2018-04-25 Published:2018-05-29

摘要: 为解决深井与超深井钻井机械钻速低的问题,基于文丘里效应,设计了井下自循环粒子射流钻井工具,建立了工具的物理模型与流体流动的数值模型,在设计工况条件下,利用有限元模拟方法,研究工具的可行性,并分析下喷嘴喷速的影响因素。结果表明:当上部喷嘴直径小于30mm时,工具能够实现文丘里效应,并在下喷嘴形成射流,验证了工具原理的可行性;随着喉管长度的增长,下喷嘴喷速先增大后减小;扩散管扩散角的大小对下喷嘴喷速影响不大;喉管直径对下喷嘴喷速影响很小,但当喉管直径小于40mm时,喉管直径与下喷嘴喷速呈负相关关系。该研究从理论上证明了基于文丘里效应的粒子自循环射流钻井工具的可行性,为下一步实际应用提供了理论支持。

关键词: 文丘里效应, 自循环粒子射流, 钻井工具, 有限元模拟, 喷嘴喷速