基于ANSYS单牙轮钻头井底流场的研究

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。

异形牙轮单牙轮钻头井底轨迹的计算机仿真

利用异形牙轮(非球形)单牙轮钻头几何模型及计算机仿真技术,建立了钻头与井底岩石互作用仿真模型,编制了钻头与岩石互作用仿真分析软件。由仿真计算得到了给定结构参数的钻头与给定岩石互作用后的井底轨迹。通过钻头破岩实验,得到了实际钻井时的井底轨迹,它与仿真结果很相近,验证了仿真结果的正确性,为钻头设计提供了有力的帮助。