大位移井振荡射流压力脉冲减阻工具结构设计与性能分析

大位移井钻进技术为大幅提高页岩气等非常规能源的开采效率提供了可能。然而,大位移井钻进过程中钻杆与井壁间的摩阻高,降低了钻进效率。解决当前大位移井或水平井钻井施工过程中摩阻大、托压严重技术难题的有效办法之一是在井下钻具组合中增加可产生振荡功能的减阻工具。但目前此类工具种类少,且普遍存在工作机理复杂、结构设计困难、工具压力过高的问题。因此,本文提出了一种压力低、无运动零部件的逆反馈式振荡射流压力脉冲减阻工具。对该工具开展了可视化实验与数值模拟研究,通过监测工具内部流场的演化阐明了射流振荡器的工作机理,结果显示压力脉冲的产生是由射流的附壁切换、工具内部涡流的生长与消散等共同组成;开展了工具脉冲性能研究,揭示了本工具在不同流量、钻井液密度、粘度等条件下的工作性能。并针对小钻进流量的工况进行了结构优化,拓展了该工具的工作范围。本文可对大位移井钻进工具的设计提供新的参考。