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PDC钻头井底流场数值模拟研究与现场试验
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作者 陈振良 王眉山 +3 位作者 李晓军 史怀忠 范永涛 赫文豪 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2023年第6期85-93,共9页
钻头水力学问题直接影响钻头的使用寿命。在钻井过程中,保持钻头井底区域的清洁对于提高机械钻速和进尺具有重要影响。文章针对PDC钻头的井底流场完成以下研究内容:利用Ansys Fluent软件建立了PDC钻头井底流场固液两相流模型,基于有限... 钻头水力学问题直接影响钻头的使用寿命。在钻井过程中,保持钻头井底区域的清洁对于提高机械钻速和进尺具有重要影响。文章针对PDC钻头的井底流场完成以下研究内容:利用Ansys Fluent软件建立了PDC钻头井底流场固液两相流模型,基于有限体积法分析不同喷嘴参数和刀翼参数条件下井底流场特性及岩屑浓度,明确了喷嘴倾斜角度和出口位置对PDC钻头各流道之间流量分布的影响规律,解析了井底流场的流动机制,优化了钻头的喷嘴空间结构参数。研究结果表明:喷嘴倾角随喷嘴出口至钻头中心距离增加而增大时,各个流道内的流量趋于平衡;在单个流道内设置1个喷嘴时能够减少涡旋,有利于提高清岩效率;喷嘴数量和刀翼数量相同时,6刀翼钻头清岩效果比5刀翼钻头好。文章研究可望为PDC钻头的结构优化设计提供了有益的参考依据。 展开更多
关键词 PDC钻头 喷嘴 井底流场 固液两相流
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射流磨钻头流场特性及其外排屑槽影响的数值模拟 被引量:2
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作者 陈绪跃 曹通 +3 位作者 高德利 杨进 刘明涛 杨书港 《石油钻采工艺》 CAS 北大核心 2020年第2期162-166,共5页
在油气田开发中,水平井钻进时携岩困难、托压严重、机械钻速慢等问题严重影响生产效益。射流磨钻头既能降低井底压差实现欠平衡提速,又能粉碎岩屑实现岩屑悬浮运移,为水平井安全高效钻井作业提供技术支撑。研究基于计算流体力学方法,建... 在油气田开发中,水平井钻进时携岩困难、托压严重、机械钻速慢等问题严重影响生产效益。射流磨钻头既能降低井底压差实现欠平衡提速,又能粉碎岩屑实现岩屑悬浮运移,为水平井安全高效钻井作业提供技术支撑。研究基于计算流体力学方法,建立了射流磨钻头流场的数值仿真,并采用标准k-ε双方程模型对其流场特性及其外排屑槽尺寸的影响进行了模拟研究。结果表明,无外排屑槽时射流磨钻头的降压效果最好,井底低压区和中压区呈现一降一升的趋势;井底压力沿钻头直径方向分布极不均匀,高压与低压交错出现;在开外部排屑槽的情况下,内排屑孔的总体积流量占比达100%以上,随单个外排屑槽宽度的增大,内排屑孔的总体积流量占比增加,且外排屑槽存在钻井液回流的现象,回流体积流量占比4%以内。研究结果为射流磨钻头的优化设计与应用提供理论依据。 展开更多
关键词 射流磨钻头 水力结构 井底流场 数值模拟
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高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩流场及携岩增强机理 被引量:9
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作者 蔡灿 高超 +3 位作者 王海柱 蒲治成 谭政博 杨显鹏 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期101-108,共8页
对于深井难钻地层采用欠平衡气体钻井技术,可以显著提高机械钻速、延长钻头寿命、减轻地层损害,但现有的欠平衡空气钻井技术存在着井底燃爆风险较大、喷嘴低喷射压力的破岩及携岩效率差等问题。为此,提出了高压CO_(2)气体射流—PDC齿复... 对于深井难钻地层采用欠平衡气体钻井技术,可以显著提高机械钻速、延长钻头寿命、减轻地层损害,但现有的欠平衡空气钻井技术存在着井底燃爆风险较大、喷嘴低喷射压力的破岩及携岩效率差等问题。为此,提出了高压CO_(2)气体射流—PDC齿复合破岩技术,并采用CFD(Computational Fluid Dynamics)数值模拟软件与实验室试验相结合的方法,分析了喷嘴直径、喷距、压降对高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩井底流场的影响,进而分析了井底高压CO_(2)射流携岩增强的机理。研究结果表明:(1)提高喷嘴压降和增大喷嘴直径有利于增强射流对岩石的打击效果,增大喷嘴直径还可以增加射流冲击范围;(2)增大喷距会导致高压CO_(2)射流对岩石表面打击力大幅度降低;(3)岩屑的运移轨迹规律在有、无射流切削的情况下差别明显,花岗岩在射流的作用下,切削齿前部的累积岩屑很少,岩屑在射流携带作用下沿切削齿两侧呈扇形向后运移;(4)高压气体射流可以显著提高岩屑的排出,进而提高PDC齿切削效率。结论认为,该研究成果可以指导高压CO_(2)射流—PDC齿复合破岩工具的研制,有助于欠平衡高压气体钻井技术的进一步完善。 展开更多
关键词 高压CO_(2)射流—PDC齿 复合破岩 井底流场 破岩效率 携岩增强 实验研究 数值分析
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钻头头部旋转流场影响因素及优化设计 被引量:2
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作者 谢翠丽 杨爱玲 陈康民 《水动力学研究与进展(A辑)》 CSCD 北大核心 2003年第6期769-774,共6页
 本文采用预处理技术借助数值分析方法研究了某真实几何形状的PDC钻头旋转射流的井下流场,得到了流场的内部结构及特征并分析了其影响因素。分析表明,钻头的设计应当充分结合其水力学特性进行,对此本文给出了所计算钻头的优化设计建议。
关键词 水力学设计 PDC钻头 井下流场 旋转流场 石油钻井 边界条件 射流雷诺数
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基于Web服务的PDC钻头井底流场分析平台研究 被引量:2
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作者 况雨春 王芳 +2 位作者 魏莉鸿 董宗正 罗金武 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2017年第4期380-386,共7页
为解决常规PDC(polycrystalline diamond compact)钻头井底流场水力性能数值模拟分析时存在的门槛高、耗时长、重复工作量多等问题,建立了基于Web服务的PDC钻头井底流场分析平台。平台框架由上至下分为软件接口层、分析服务层和结果输... 为解决常规PDC(polycrystalline diamond compact)钻头井底流场水力性能数值模拟分析时存在的门槛高、耗时长、重复工作量多等问题,建立了基于Web服务的PDC钻头井底流场分析平台。平台框架由上至下分为软件接口层、分析服务层和结果输出层。在服务端通过知识封装技术实现钻头井底流场分析过程的自动化、参数化和集成化;利用Web封装技术对参数化流场分析模板进行封装和管理,从而实现客户端基于Web服务的PDC钻头井底流场的分析研究。实例验证表明,采用该平台分析PDC钻头水力性能可有效降低CFD软件的使用门槛,提高钻头井底流场的分析效率,节约人力与物力,能够为石油装备企业提供规范化的技术支持。 展开更多
关键词 WEB服务 PDC钻头 井底流场 分析平台
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旋转超高压双流道PDC钻头流场数值模拟研究 被引量:2
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作者 李帮民 汪志明 +2 位作者 刘轶溟 薛亮 王小秋 《石油机械》 北大核心 2011年第3期1-3,93,共3页
基于计算流体力学理论,针对旋转条件下超高压双流道PDC钻头的流场进行了数值模拟研究。结果表明,在旋转条件下超高压双流道PDC钻头的流场与不旋转时井底流场相似,也可以分为4个区域,即冲击区、漫流区、漩涡区和上返区;但是随着钻头的旋... 基于计算流体力学理论,针对旋转条件下超高压双流道PDC钻头的流场进行了数值模拟研究。结果表明,在旋转条件下超高压双流道PDC钻头的流场与不旋转时井底流场相似,也可以分为4个区域,即冲击区、漫流区、漩涡区和上返区;但是随着钻头的旋转,井底流场部分水力特性发生了改变。该结论在超高压双流道PDC钻头的水力结构设计方面起到了重要作用,同时也为今后的钻头结构设计提供了新的研究手段。 展开更多
关键词 超高压 双流道 PDC 井底流场 旋转 数值模拟
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井底受限射流流场的数值模拟 被引量:8
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作者 王瑞和 白玉湖 《石油大学学报(自然科学版)》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期36-38,共3页
考虑到深井、超深井中井底围压对射流流场有一定的影响 ,建立了井底受限射流流场的物理模型。采用k ε模型 ,并对模型的主要系数进行了优选 ,用有限元方法对围压条件下井底受限射流的流场进行了数值模拟。给出了高围压条件下射流轴心动... 考虑到深井、超深井中井底围压对射流流场有一定的影响 ,建立了井底受限射流流场的物理模型。采用k ε模型 ,并对模型的主要系数进行了优选 ,用有限元方法对围压条件下井底受限射流的流场进行了数值模拟。给出了高围压条件下射流轴心动压力、径向速度和轴心线上湍流动能等流场参数分布 ,并与零围压条件下淹没自由射流的参数进行了比较 ,得出了高围压条件下受限射流轴心动压力衰减规律的数学模式 ,进一步完善了钻井水力参数设计的理论和方法。 展开更多
关键词 井底 数值模拟 流体流场 围压 受限射流 κ-ε模型 有限元法 钻井技术
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基于ANSYS单牙轮钻头井底流场的研究 被引量:2
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作者 邓嵘 马红伟 《天然气工业》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期98-99,共2页
文章运用CAD软件Pro/E,对152.4 mm球形单牙轮钻头的几种喷嘴组合所形成的井底流场建立了3 D模型,并应用软件ANSYS对流场模型进行分析。研究了喷嘴的结构参数对井底流速、井底压降的影响。提出了井底流场效果的评判:①较高的井底压降;②... 文章运用CAD软件Pro/E,对152.4 mm球形单牙轮钻头的几种喷嘴组合所形成的井底流场建立了3 D模型,并应用软件ANSYS对流场模型进行分析。研究了喷嘴的结构参数对井底流速、井底压降的影响。提出了井底流场效果的评判:①较高的井底压降;②较小的涡旋;③较大上返速度。从多种喷嘴组合中找出能够形成最好净化井底流场的喷嘴组合。指出在其它条件不变的情况下,上、下喷嘴直径比为0.5 时,井底流速和井底压力降最大;而当上、下喷嘴直径比不变,L=75 mm时,井底流速和井底压力降最大。建议在单牙轮钻头水力系统设计时上、下喷嘴直径保持上小下大,直径比0.50左右, L取75 mm左右时可以获得较大的井底流速、井底压力降以及较小的井底涡旋;喷嘴出口处的设计时尽量做到圆滑过渡。 展开更多
关键词 单牙轮钻头 喷嘴 数值模拟技术 流场 偏心距 流体力学
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三牙轮钻头井底漫流速度计算探讨 被引量:5
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作者 熊继有 袁其骥 +3 位作者 邓明川 杜春常 王希勇 张军伟 《西南石油学院学报》 CSCD 2000年第4期44-47,共4页
在喷射钻井过程中 ,井底漫流速度是清除井底岩屑、净化井底的主动力。应用流体力学的基本原理 ,在垂直单喷嘴射流井底平面的点源散射物理模型 ,以及倾斜单喷嘴射流井底平面的源—汇叠加物理模型的基础上 ,对三牙轮钻头的三倾斜组合射流... 在喷射钻井过程中 ,井底漫流速度是清除井底岩屑、净化井底的主动力。应用流体力学的基本原理 ,在垂直单喷嘴射流井底平面的点源散射物理模型 ,以及倾斜单喷嘴射流井底平面的源—汇叠加物理模型的基础上 ,对三牙轮钻头的三倾斜组合射流的井底平面漫流场建立了源—源叠加的物理模型 ,从而推导出了数学计算式。计算式中几乎包括了三牙轮钻头所有与井底漫流场有关的设计和应用计算参数。通过编制的计算机软件的计算结果表明 ,井底平面漫流速度和分布与实际和实验结果吻合。 展开更多
关键词 油井 喷射钻井 牙轮钻头 井底 流场 漫流速度
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基于EASA的PDC钻头井底流场分析平台研究 被引量:2
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作者 况雨春 王芳 +2 位作者 魏莉鸿 董宗正 罗金武 《石油机械》 2017年第3期11-15,共5页
常规PDC钻头井底流场水力性能的数值模拟分析具有门槛高、耗时长和重复工作量大等缺点。鉴于此,建立了一个基于EASA封装软件的PDC钻头井底流场分析平台。通过对CFD软件的集成,利用EASA软件建立友好的用户界面,并对CFD底层应用程序进行封... 常规PDC钻头井底流场水力性能的数值模拟分析具有门槛高、耗时长和重复工作量大等缺点。鉴于此,建立了一个基于EASA封装软件的PDC钻头井底流场分析平台。通过对CFD软件的集成,利用EASA软件建立友好的用户界面,并对CFD底层应用程序进行封装,实现用户界面与底层应用程序之间的数据交互,通过网络发布和共享,用户即可对PDC钻头井底流场分析平台进行远程调用。实例验证结果表明:通过该平台进行PDC钻头水力性能的分析可有效降低CFD软件的使用门槛,提高钻头井底流场的分析效率,节约人力与物力资源。研究结果能够为石油装备企业及现场应用提供规范化的技术支持。 展开更多
关键词 EASA PDC钻头 井底流场 分析平台 WEB服务
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井底漫流场数值模拟研究 被引量:5
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作者 陈小榆 刘义军 +2 位作者 宋晓健 孟英峰 熊继有 《西南石油学院学报》 CSCD 2002年第1期84-86,共3页
理论研究、台架实验和现场经验表明 :井底流场的特性与钻井效率、钻井安全、钻头寿命等有着密切的关系。而喷嘴几何形状、喷嘴布置方式是决定井底漫流场是否合理的关键因素。为了发展有预见性的定量化井底流场研究技术 ,应用势流理论对... 理论研究、台架实验和现场经验表明 :井底流场的特性与钻井效率、钻井安全、钻头寿命等有着密切的关系。而喷嘴几何形状、喷嘴布置方式是决定井底漫流场是否合理的关键因素。为了发展有预见性的定量化井底流场研究技术 ,应用势流理论对井底漫流场进行了数值模拟。模拟结果与台架实验对比表明 ,井底漫流场数值 ,模拟能比较客观的反映不同喷嘴组合、不同侧倾角、不同后倾角条件下几股射流的相互作用情况 ,可为评价井底流场的优劣。 展开更多
关键词 石油钻井 油气井 井底漫流场 势流理论 射流 数值模拟
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超高压辅助钻井高压喷嘴侧倾角模拟研究 被引量:1
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作者 董学成 王春 +1 位作者 卓智川 廖刚 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2011年第5期16-18,95,共4页
利用超高压射流在井底圆周上切割出一圆形切槽,改变井底待破碎岩石应力状态,辅助提高机械破岩效率,为此,通过建立井底流场计算域,运用数值模拟的手段,在K-ε两方程数学模型基础上计算封闭的N-S方程,对简化的三牙轮钻头超高压淹没射流在... 利用超高压射流在井底圆周上切割出一圆形切槽,改变井底待破碎岩石应力状态,辅助提高机械破岩效率,为此,通过建立井底流场计算域,运用数值模拟的手段,在K-ε两方程数学模型基础上计算封闭的N-S方程,对简化的三牙轮钻头超高压淹没射流在高压喷嘴不同侧倾角情况下的井底流场进行模拟。模拟发现随着超高压喷嘴侧倾角的减小,井底平面上高速流体的漫流速度增加,过流面积增加,等速核的长度增大,直射点的最大静压力增大。分析认为超高压喷嘴侧倾角的减小有助于井底岩屑的及时清洗;在喷射速度、喷距、喷嘴直径一定的情况下,针对不同门限压力值的岩石,存在一个最大的超高压喷嘴侧倾角角度,侧倾角角度小于等于8°时,超高压射流对于大部分岩石都适用。 展开更多
关键词 超高压淹没射流 破岩效率 侧倾角 井底流场 数值模拟
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Numerical and experimental investigation on the depressurization capacity of a new type of depressure-dominated jet mill bit 被引量:1
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作者 Xu-Yue Chen Tong Cao +3 位作者 Kai-An Yu De-Li Gao Jin Yang Hong-Shu Wei 《Petroleum Science》 SCIE CAS CSCD 2020年第6期1602-1615,共14页
Efficient cuttings transport and improving rate of penetration(ROP)are two major challenges in horizontal drilling and extended reach drilling.A type of jet mill bit(JMB)may provide an opportunity to catch the two bir... Efficient cuttings transport and improving rate of penetration(ROP)are two major challenges in horizontal drilling and extended reach drilling.A type of jet mill bit(JMB)may provide an opportunity to catch the two birds with one stone:not only enhancing cuttings transport efficiency but also improving ROP by depressuring at the bottom hole.In this paper,the JMB is further improved and a new type of depressure-dominated JMB is presented;meanwhile,the depressurization capacity of the depressure-dominated JMB is investigated by numerical simulation and experiment.The numerical study shows that low flow-rate ratio helps to enhance the depressurization capacity of the depressure-dominated JMB;for both depressurization and bottom hole cleaning concern,the flow-rate ratio is suggested to be set at approximately 1:1.With all other parameter values being constant,lower dimensionless nozzle-to-throat-area ratio may result in higher depressurization capacity and better bottom hole cleaning,and the optimal dimensionless nozzle-to-throat-area ratio is at approximately0.15.Experiments also indicate that reducing the dimensionless flow-rate ratio may help to increase the depressurization capacity of the depressure-dominated JMB.This work provides drilling engineers with a promising tool to improve ROP. 展开更多
关键词 Horizontal drilling Jet mill bit bottom hole depressurization bottom hole flow field Rate of penetration
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气体钻井牙轮钻头井底流场特性分析
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作者 温杰文 熊继有 +2 位作者 梁红军 于静 王国华 《西南石油大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期159-164,共6页
基于CFD技术,通过建立井底流场计算模型,运用数值模拟的手段,对气体钻井的三牙轮钻头井底流场进行了数值模拟,并分析了喷嘴侧倾角、前倾角和后倾角对井底流场的影响。结果表明:三喷嘴不同侧倾角设置比相同侧倾角设置更利于井底清岩;三... 基于CFD技术,通过建立井底流场计算模型,运用数值模拟的手段,对气体钻井的三牙轮钻头井底流场进行了数值模拟,并分析了喷嘴侧倾角、前倾角和后倾角对井底流场的影响。结果表明:三喷嘴不同侧倾角设置比相同侧倾角设置更利于井底清岩;三喷嘴复合前倾角比复合后倾角的井底清岩能力更强,但对牙轮切削结构的清洗效果较差;在不改变气体排量的情况下,通过三喷嘴混合复合前倾角和后倾角的方式,可以在保证一个相对较好的井底清岩能力的情况下,提高射流对牙轮切削结构的清洗能力和环空的携岩能力。分析结果为气体钻井系列牙轮钻头的设计、评价以及现场气体钻井的技术措施提供了理论指导。 展开更多
关键词 气体钻井 牙轮钻头 井底流场 数值模拟 喷嘴倾角
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空气反循环钻井井底流场模拟实验器的研制
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作者 朱丽红 刘建林 +1 位作者 涂建华 殷琨 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2012年第3期86-89,共4页
井底流场是空气反循环钻井能否高效携岩和有效形成反循环的核心流场,而井底流场模拟实验器是开展相应研究的关键设施和必要手段。基于反循环井底流场形成特点,设计了空气反循环钻井井底流场模拟实验器装置,并对主要零部件的设计过程进... 井底流场是空气反循环钻井能否高效携岩和有效形成反循环的核心流场,而井底流场模拟实验器是开展相应研究的关键设施和必要手段。基于反循环井底流场形成特点,设计了空气反循环钻井井底流场模拟实验器装置,并对主要零部件的设计过程进行了详细分析。井底流场模拟实验器可模拟不同切削具底出刃对应的中心孔压力变化;内喷孔与底喷孔不同组合情况下孔底流量分配;及不同类型内管倾角变化对中心孔压力影响的实验研究。进而也可考察不同结构参数变化对井底流场的影响,为空气反循环钻井井底工具的结构优化设计提供重要的理论和试验依据。 展开更多
关键词 空气钻井 反循环 井底流场 实验器
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延川南煤层气井合理配产及其排采控制 被引量:9
16
作者 赵兴龙 《油气藏评价与开发》 CSCD 2020年第3期115-120,共6页
为了深入研究煤层气井合理配产及其排采控制方法,延长气井高产稳产期,通过对延川南煤层气田煤层等温吸附特征与气井生产参数进行对比研究,提出了煤层气井合理配产方法,并在现场煤层气井排采参数及动态规律对比分析基础上,以煤储层压力... 为了深入研究煤层气井合理配产及其排采控制方法,延长气井高产稳产期,通过对延川南煤层气田煤层等温吸附特征与气井生产参数进行对比研究,提出了煤层气井合理配产方法,并在现场煤层气井排采参数及动态规律对比分析基础上,以煤储层压力、临界解吸压力、兰氏压力、稳产压力为关键控制节点,将延川南煤层气井排采过程划分为5个阶段,对各阶段排采参数控制进行了研究。结果表明:延川南煤层气田煤层气井井底流压在煤层兰氏压力附近时,产气量达到峰值,煤层气井的稳产气量与峰值产气量,以及稳产流压与兰氏压力之间有较好的线性关系,得出的拟合公式,可以计算各井合理稳产流压和稳产气量。5个排采阶段,分别是快排期、缓慢降压排水期、上产期、产量波动期和稳产期。对于延川南煤层气田,快排期日降井底流压在0.1 MPa左右较为合理,缓慢降压排水期、上产期和产量波动期排采控制非常关键,缓慢降压排水期日降井底流压在0.003 MPa左右,上产期谭坪构造带气井日降井底流压要小于0.005 MPa,万宝山构造带要小于0.01 MPa,产量波动期日降井底流压要控制在0.003 MPa左右。 展开更多
关键词 延川南煤层气田 煤层气 合理配产 井底流压 排采阶段 参数控制
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PDC钻头井底水力参数理论与数值模拟研究 被引量:4
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作者 刘照义 张凌峰 王翠姣 《当代化工》 CAS 2017年第6期1152-1155,共4页
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-ε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... 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-ε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。 展开更多
关键词 PDC钻头 井底流场 数值模拟 FLUENT
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新型PDC钻头井底流场数值模拟与优化 被引量:5
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作者 唐昌昊 王伟章 +3 位作者 李文飞 芦洁 赵国翔 刘晟玮 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2022年第6期31-35,共5页
为了提高在某些硬岩和研磨性地层钻进效率,减少井底岩屑堆积,基于传统PDC(聚晶金刚石复合片)钻头进行了结构调整,无中心喷嘴,设置三个轴向夹角为20°的斜喷嘴孔,改变六刀翼分布。利用数值模拟分析方法,采用SST k-ω模型,对PDC钻头... 为了提高在某些硬岩和研磨性地层钻进效率,减少井底岩屑堆积,基于传统PDC(聚晶金刚石复合片)钻头进行了结构调整,无中心喷嘴,设置三个轴向夹角为20°的斜喷嘴孔,改变六刀翼分布。利用数值模拟分析方法,采用SST k-ω模型,对PDC钻头射流流场特性进行研究,分别对井底、喷嘴、刀翼表面射流流速和压力梯度进行了数值分析。在此基础上,对其水利参数再次优化,并对不同参数的PDC钻头井底流场进行分析对比。结果表明,钻头喷嘴直径越小,直射点速度越大,越利于破岩,但水力能量过于集中,高速漫流无法充分覆盖井底,不利于清洗岩屑;轴向夹角度数在20°~30°时,钻头喷嘴轴向夹角度数变大,直射点速度变化不大,但钻头肩部涡旋减少,上返区域速度提高,有利于岩屑快速排出井底,刀翼表面不易产生泥包;当钻头喷嘴直径在24~28 mm,喷嘴轴向夹角度数在25°~30°时,该PDC钻头水力情况最佳。 展开更多
关键词 PDC钻头 井底流场 数值模拟 喷嘴 岩屑
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基于DPM模型的旋切式PDC钻头流场特性研究 被引量:6
19
作者 李劲 边晨阳 +1 位作者 刘忠 侯辉辉 《石油机械》 北大核心 2021年第9期24-32,共9页
为解决旋切式PDC钻头存在的水力能量分布不均、岩屑容易沉积、水流迹线混乱以及在上返区存在涡流等问题,利用数值模拟中离散相颗粒模型,对旋切式PDC钻头井底流场中的旋切刀盘所在流道的井底流动特性进行了研究,对井底流速、井底岩屑质... 为解决旋切式PDC钻头存在的水力能量分布不均、岩屑容易沉积、水流迹线混乱以及在上返区存在涡流等问题,利用数值模拟中离散相颗粒模型,对旋切式PDC钻头井底流场中的旋切刀盘所在流道的井底流动特性进行了研究,对井底流速、井底岩屑质量浓度和切削齿附近的流速进行分析,提出2种改进的水力结构方案,并对改进的水力结构特性进行了对比。研究结果表明:采取偏置式刀翼横喷嘴和偏置式刀翼斜喷嘴都能够较好地提高旋切刀盘切削齿附近流速及旋切刀盘中心流速,降低井底岩屑质量浓度,减小涡流区,但偏置式刀翼横喷嘴清洗效果最好;当偏置式刀翼横喷嘴圆心距为50-60 mm时,旋切刀盘切削齿表面流速最快,井底岩屑质量浓度最小。研究结果可为旋切式PDC钻头水力结构设计提供新的思路。 展开更多
关键词 旋切式PDC钻头 井底流场 涡流 水力结构 流速 岩屑质量浓度
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基于CFD的井底PDC钻头动态欠平衡钻井数值研究 被引量:3
20
作者 刘桐 李士斌 +2 位作者 刘照义 孙宠 苏超 《当代化工》 CAS 2018年第12期2608-2611,共4页
欠平衡钻井可以大幅度减少岩屑压持效应,提高机械钻速,减少储层伤害,较快获取储层信息等。利用Solidwork建立PDC钻头三维模型,并针对PDC钻头不同的喷嘴方位结构,运用计算流体力学进行了三维井底流场数值模拟。分析了不同喷嘴方位角度下... 欠平衡钻井可以大幅度减少岩屑压持效应,提高机械钻速,减少储层伤害,较快获取储层信息等。利用Solidwork建立PDC钻头三维模型,并针对PDC钻头不同的喷嘴方位结构,运用计算流体力学进行了三维井底流场数值模拟。分析了不同喷嘴方位角度下井底流场的速度和压力场变化情况。计算结果表明,在总能量一定的情况下,通过改变喷嘴方位角可以有效减缓射流速度的递减速率,使钻井液仍保持高速低压的状态流经井底流场,返至一定高度后恢复至正常的高压低速状态,又保持过平衡的正常钻井,实现井底动态欠平衡。 展开更多
关键词 PDC钻头 井底流场 CFD 喷嘴结构 欠平衡
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