PDC钻头井底水力参数理论与数值模拟研究

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刘照义，张凌峰，王翠姣
（１．东北石油大学，黑龙江大庆１６３３１８：２．燕山大学，河北秦皇岛０６６０００）
Байду номын сангаас摘
要：为了精确计算模拟钻井过程井底水力参数，以Ｓｏｌｉｄｗｏｒｋｓ制图软件建立了三维模型，利用流体力
学软件Ｆｌｕｅｎｔ的ｋ—ｓ模型对井底ＰＤＣ钻头进行了三维流场数值模拟，从理论计算和数值模拟对喷嘴流量，冲
击力和水功率两方面分析了ＰＤＣ钻头水力参数，分析结果证明数值模拟能够较为精确地描述井底不同方位影响的水力参数，为优化ＰＤＣ钻头水力参数与井底流场理论研究提供了重要依据，具有良好的参考价值。
ＬＩＵＺｈａｏ — Ｍ，ＺＨＡＮＧＬｉｎｇ－ｆｅｎｇ２，ＷＡＮＧＣｕｉ－ｊｉａｏ
（１．ＮｏｒｔｈｅａｓｔＰｅｔｒｏｌｅｕｍＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇＤａｑｉｎｇ１６３３１８，Ｃｈｉｎａ；２．ＹａｎｓｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＨｅｂｅｉＱｉｎｈｕａｎｇｄａｏ０６６０００，Ｃｈｉｎａ）
油气勘探开发难度日益增大，要求勘探开采技术的不断提高以需要满。ＰＤＣ钻头是钻井过程中实现高效、快速、经济钻进破岩的尖刀队，更是油气现场更广泛应用的技术之一。常规理论计算对井底研究结果粗略，而目前油气井学者运用ＣＦＤ软件实现了数学模型对计算机模拟图形可视化的过程，从模拟结果图形可以粗略观查分析流线场，速度矢量
第４６卷第６期
ＺＯ１７年６月
当
代
化
工
ＣｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙＣｈｅｍｉｃａｌＩｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ］．４６．Ｎ０．６ｄｕｎｅ．２０ｌ７
ＰＤＣ钻头井底水力参数理论与数值模拟研究
关键词：ＰＤＣ钻头；井底流场；数值模拟；ｆｌｕｅｎｔ文献标识码：Ａ文章编号：１６７１ — ０４６０（２０１７）０６ — １１５２ — ０４中图分类号：ＴＥ２４２
ＴｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎｄＮｕｍｅｒｉｃａｌＳｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｎｔｈｅＨｙｄｒａｕｌｉｃＰａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆＰＤＣＢｉｔ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｃｃｕｒａｔｅｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｗｅｌｌｂｏｒｅ．ｔｈｅｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｍｏｄｅｌｗａｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇＳｏｌｉｄｗｏｒｋｓｓｏｆｔｗａｒｅ．ａｎｄｔｈｅｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｌＯｆＷｉｅｆｌｄｏｆＰＤＣｂｉｔｗａｓｓｉｍｕｌａｔｅｄｂｙｌｕｆｉｄｍｏｄｅ１Ｆｌｕｅｎｔ．ＴｈｅｈｖｄｒａｕｌｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅＰＤＣｂｉｔｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄｂｙｔｈｅｏｒｅｔｉｃａ１ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎａｎｄｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｃａｎａｃｃｕｒａｔｅｌｙｄｅｓｃｉｒｂｅｔｈｅｈｙｄｒａｕｌｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓｏｆｔｈｅＰＤＣｂｉｔ，ｗｈｉｃｈｃａｎｐｒｏｖｉｄｅａｎｉｍｐｏｔａｒｎｔｂａｓｉｓｆｏｒｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅＰＤＣｂｉｔｈｙｄｒａｕｌｉｃｐａｒａｍｅｔｅｒｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｏｎｂｏｔｔｏｍｈｏｌｅｌｏｆｗｉｆｅｌｄｔｈｅｏｒｙ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＰＤＣｂｉｔ；Ｂｏｔｔｏｍｈｏｌｅｌｏｆｗｉｅｆｌｄ；Ｎｕｍｅｒｉｃａｌｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；Ｆｌｕｅｎｔ