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试析射流水力喷射钻头射流流场数值模拟与破岩机理网

收藏本文 2024-04-09 点赞:30301 浏览:134938 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:随着侧钻井深度的不断加大,传统破岩钻井方式中能量的有效利用率越来越低。随着井眼轨迹和井身结构的复杂程度不断增加,钻压的传递和施加非常困难,以而严重降低了破岩效率和机械钻速,导致侧钻井的质量、速度和效益下降。由此,有必要开发出适合于侧钻井的高压射流喷头工具,能够为提升钻头能量利用率和提升破岩效率提供有力保障。目前对高压射流喷头工具的运用已进行了成功的现场试验,但缺少论述支持,缺少改善的论述浅析。本论文运用SopdWorks软件建立等大实体模型,采取体分割功能,将模型切割成若干份再进行网格划分,网格类型为非结构类型网格。运用FLUENT软件,根据不同注入量对16孔、7孔喷头的局部水头进行计算,分别考虑工作液为纯水及固相含量为4%的液固两相,拟合出局部水头与注入量联系式。同时,分别建立16孔喷头内外圈喷孔沿所在圆的切线方向倾斜角度为5°、8°、10°、12°、15°五种情况的三维模型并进行数值计算,依据喷头中心孔速度及高压射流所形成的喷射面的形状规则程度,对喷孔的倾角进行优化。根据模拟结果得出:喷头锥形结构有利于逐级破岩,中心孔速度最大先破岩,喷孔沿切向倾斜10°破岩效果最好。比较浅析出16孔、7孔喷头在相同条件下16孔喷头更容易破岩。开展高压水射流水力计算及破岩机理探讨,根据对高压水射流速度场的浅析,进而对所设计的喷头产生良好的破岩效果及机理进行论述浅析,为侧钻井高压射流破岩的推广及运用提供论述依据。关键词:高压射流喷头论文液固两相论文FLUENT论文破岩效率论文数值模拟论文

    摘要4-5

    ABSTRACT5-6

    革新点摘要6-9

    第一章 绪论9-12

    1.1 探讨目的和作用9

    1.2 国内外进展近况9-10

    1.3 本论文的探讨内容10-12

    第二章 模型的建立12-22

    2.1 建模基础12-16

    2.1.1 SopdWorks 软件介绍12-13

    2.1.2 FLUENT 软件介绍13-15

    2.1.3 Tecplot 软件介绍15-16

    2.2 参数设置16-17

    2.2.1 井身结构参数16

    2.2.2 生产参数16

    2.2.3 工作液物性参数16

    2.2.4 喷头结构参数16-17

    2.3 模型建立17-22

    2.3.1 CAD 平面几何模型17-18

    2.3.2 三维几何模型18-20

    2.3.3 网格划分20-22

    第三章 高压射流破岩机理浅析22-39

    3.1 高压射流破岩临界参数22-24

    3.1.1 水射流打击力22

    3.1.2 水射流破岩临界速度22-24

    3.2 喷头各孔破岩临界速度浅析24-33

    3.2.1 16 孔喷头各孔破岩临界速度确定24-28

    3.2.2 7 孔喷头各孔破岩临界速度确定28-33

    3.3 喷孔角度优化33-37

    3.3.1 喷孔倾斜角度为 5°33-34

    3.3.2 喷孔倾斜角度为 8°34-35

    3.3.3 喷孔倾斜角度为 10°35-36

    3.3.4 喷孔倾斜角度为 12°36

    3.3.5 喷孔倾斜角度为 15°36-37

    3.4 喷头结构参数及工作液对破岩的影响37-39

    3.4.1 喷孔角度对破岩效率的影响37-38

    3.4.2 喷头锥形结构对破岩效率的影响38

    3.4.3 喷头孔数对破岩效率的影响38

    3.4.4 工作液性质对破岩效率的影响38-39

    第四章 射流对井眼轨迹的影响浅析39-53

    4.1 喷头扭矩计算浅析39-48

    4.1.1 水射流反冲力39

    4.1.2 喷孔速度分解39-41

    4.1.3 喷孔平均速度计算41-47

    4.1.4 喷头扭矩计算47-48

    4.2 喷头周围速度场及受力浅析48-53

    4.2.1 16 孔喷头周围速度场及受力浅析48-52

    4.2.2 7 孔喷头周围速度场及受力浅析52-53

    第五章 侧钻井高压射流水力计算软件53-57

    5.1 系统结构53

    5.2 软件系统开发及运用环境53

    5.3 软件利用说明53-56

    5.4 软件安装说明56-57

    结论57-58

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