三牙轮三喷嘴钻头井底射流辅助破岩机理分析

由于井底射流辅助破岩的复杂性,其室内模拟试验和理论分析均有较大难度,所获得的结论多以经验性的、定性的解释为主,还未能建立能用于实际的、确定有效的理论。为此,采用有限元方法模拟分析了三牙轮三喷嘴钻头井底射流流场,结合井底岩石应力状态和岩屑启动机制的分析,探索了井底射流辅助破岩的机理。研究结果表明,三牙轮钻头三个喷嘴直径的不同,致使井底流场高压区和低压区并存,钻头旋转,带动流场局部低压区周期性地覆盖井底,使得岩石破碎强度和岩屑启动的难度降低,钻头的破岩钻进效率提高。喷嘴间直径差别的增大,使得井底流场高压区和低压区之间的压差增大,钻井机械钻速提高。研究结果与现场试验结论一致。