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1.  基于EASA的PDC钻头井底流场分析平台研究  
   《石油机械》,2017年第3期
   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。    

2.  PDC钻头井底水力参数理论与数值模拟研究  
   刘照义  张凌峰  王翠姣《当代化工》,2017年第46卷第6期
   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。    

3.  PDC钻头水力结构优化设计专用软件研究  
   况雨春  杨云山  杨迎新  曾恒  杨高  周学军《石油矿场机械》,2007年第36卷第4期
   利用计算流体动力学技术优化PDC钻头水力结构是一种经济有效的手段。通过对PDC钻头在井底的三维流场数值模拟,考虑喷嘴布置的不同位置、间距及喷射角度等因素的影响,研究流体在井底的流动特性及井底净化机理,优化PDC钻头的水力结构。从工程设计便捷、高效的原则出发,以VB.NET为工具对Phoenics软件进行二次开发,建立专用平台,对不同工况条件下的PDC钻头进行数值模拟。    

4.  PDC钻头井底流场CFD仿真及二次开发  被引次数:3
   况雨春  杨云山  杨迎新  曾恒  杨高  王存杰《钻采工艺》,2007年第30卷第1期
   利用计算流体动力学技术,优化PDC钻头水力结构是一种经济有效的手段。文章通过对PDC钻头在井底的三维流场进行数值模拟,考虑喷嘴布置的不同位置、间距及喷射角度等因素的影响,研究流体在井底的流动特性及井底净化机理,优化PDC钻头的水力结构。从工程设计的便捷、高效原则出发,以VB.NET为工具对Phoenics软件进行二次开发,建立专用平台,更方便地对不同工况条件下的PDC钻头进行数值模拟。    

5.  喷嘴直径匹配对PDC钻头流场特性影响  
   《钻采工艺》,2017年第5期
   在石油钻井过程中,PDC钻头利用水力射流的能量进行破岩和清岩,而中心喷嘴与外围喷嘴直径的变化将直接影响井底流场特性。文章利用三维建模和数值模拟软件,建立了PDC钻头实体模型,并将其导入数模软件,分析215.9 mm PDC钻头喷嘴直径对井底流场的影响规律。模拟结果表明,当中心喷嘴直径为12.70 mm时,外围喷嘴直径为8.74~11.13 mm能使PDC钻头井底流场最优。而当外围喷嘴直径为11.13 mm时,中心喷嘴的直径应大于或等于11.13 mm才适合PDC钻头流场。利用该研究结论,可以辅助PDC钻头设计,提高钻头水力能量的利用率进而提高机械钻速。    

6.  PDC钻头水力学研究最新进展  被引次数:6
   朱海燕  王锡洲  刘时英  刘清友《石油钻采工艺》,2009年第31卷第5期
   以近年来国内外钻头水力学研究的文献为基础,论述了PDC钻头的水力学参数、井底流场和水力结构优化研究的最新进展,提出了研究中存在的问题和今后研究的方向.分析可知,PDC钻头水力参数的优选,趋向于使用较高的排量和较低的泵压;PDC钻头井底流场的模拟已逐渐由二维、单喷嘴的流动数值模拟发展到三维、旋转、非对称多喷嘴的流动数值模拟;钻头井底流场和试验已有机结合起来;PDC钻头井底流场的模拟,仍以清水为介质,没有考虑钻井液的黏度、井底岩屑和井底温度等对流场的影响.PDC钻头水力学研究仍处于一个定性阶段,对PDC钻头水力学状态的量化是今后研究工作的重点.    

7.  基于DPM模型的双级PDC钻头流场特性研究  
   闫炎  管志川  阎卫军  耿潇  呼怀刚《石油机械》,2019年第9期
   针对双级PDC钻头领眼钻头井眼空间上返的钻井液与扩眼钻头井底流场相互干扰的问题,通过在分流传力总成上增加级间喷嘴形成了一种新的双级PDC钻头水力结构。基于FLUENT软件中的DPM模型,模拟计算了井底钻井液流速、井底压降及井底岩屑质量浓度分布,证实了级间喷嘴对于流场改善的有效性,并在此基础上分析了级间结构对双级PDC钻头井底流场的影响规律。仿真结果表明:级间喷嘴倾角为75°时钻井液清洗效果相对较好;领眼钻头与扩眼钻头的刀翼位置应尽量重叠,这样形成了自下而上的流动通道,利于岩屑的快速上返;领眼钻头与扩眼钻头级间段长增大到40 mm时,级间喷嘴的抽吸作用最显著而后逐渐减弱;领眼钻头与扩眼钻头喷嘴流量比值的增大,提高了领眼钻头井底流场清洗效率,降低了扩眼钻头井底流场清洗效率,领眼与扩眼体喷嘴间最佳流量分配比例为5∶5。研究结果可为双级PDC钻头的水力结构设计及井底流场特征研究提供理论依据。    

8.  装有脉冲喷嘴的PDC钻头井底流场模拟  
   况雨春  秦超  陈瑞诚《石油机械》,2014年第5期
   脉冲射流具有流体脉动特性,应用在钻井作业中,能起到较常规射流更为明显的辅助破碎岩石和清洗井底岩屑的作用。运用计算流体动力学技术,采用雷诺平均Navier-Stokes方程和κ-ε湍流模型,对装有脉冲喷嘴的PDC钻头进行井底流场数值模拟,分析脉冲射流压力波动变化、脉冲射流辅助破碎井底岩石性能以及在PDC刀翼上流体湍流运动的力学性质和脉动情况。模拟结果表明,脉冲射流作用于PDC钻头,能够在一定程度上增强射流辅助破碎岩石、井底岩屑运移和PDC切屑齿的清洗、冷却效果。该项研究成果可为装有自激励振荡脉冲喷嘴的全尺寸PDC钻头进行井底流场的水力特性室内及现场试验提供一定的参考。    

9.  旋转超高压双流道PDC钻头流场数值模拟研究  
   李帮民  汪志明  刘轶溟  薛亮  王小秋《石油机械》,2011年第39卷第3期
   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。    

10.  喷嘴孔径对PDC钻头井底流场影响的数值分析  
   杨丽  陈康民《石油天然气学报》,2004年第26卷第3期
   根据实际PDC钻头结构.建立了2个不同孔弪四喷嘴PDC钻头模型,研究了喷嘴孔径对井底漫流特性的影响及漫流层高度和最大漫流速度。分析了流场的总体特点.得出了喷嘴孔径对PDC钻头井底流场的各种影响。    

11.  PDC取心钻头井底流场的数值模拟研究  被引次数:5
   白玉湖  赵艳玲  王瑞和《石油钻探技术》,2003年第31卷第3期
   以一种现场常用的PDC取心钻头为原型,充分考虑排屑槽和切削齿对于井底流动的影响,建立了与实际相接近的PDC取心钻头井底流场的物理模型。运用k—ε两方程模型,采用线性六面体等参单元对取心钻头井底沈动空间进行划分,用有限元方法对井底流场进行了数值模拟研究。分析了排屑槽和切削齿对PTC取心钻头井底漫流的影响,为合理进行取心钻头的结构设计及水力设计提供了依据和校验方法。    

12.  PDC钻头水力参数优化设计研究  被引次数:1
   杨丽 陈康民《矿山机械》,2004年第32卷第11期
   旋转PDC钻头在几百甚至几千米的地下进行工作,受射流、表面和流道形状等多种因素的影响,其井底流场非常复杂。流场的清岩能力和切削齿冷却能力是衡量PDC流场水力结构参数的有效因素。研究水力结构参数来改善PDC井底流场的设计具有重要的意义。目前主要的研究手段可分为实验方法和数值模拟,而数值模拟方法由于不受实验条件的影响和成本低廉等优点,渐渐发展成为钻头水力学研究的新方向。笔者对某厂钻头真实形状的井底流场进行了数值模拟,分析了井底流动的特征和各种水力参数对PDC钻头性能的影响。    

13.  定向喷嘴PDC钻头井底流场特性研究  被引次数:4
   侯成  李根生  黄中伟  田守增  史怀忠《石油钻采工艺》,2010年第32卷第2期
   对PDC钻头水力结构的优化是控制泥包生成和发展的有效手段.基于计算流体力学理论,针对PDC钻头在使用过程易产生泥包的问题,建立了带有侧向射流喷嘴的PDC钻头井底结构的物理模型,采用κ-ε双方程模型封闭Ⅳ-S湍流方程.使用SIMPLEC算法对该条件下的物理模型进行数值模拟计算,并定性研究了井底流场特性及刀翼表面速度、压力分布特征.研究结果表明:侧向射流形成新的射流区,减小了井底漩涡的覆盖面积,对井底清岩能起到积极作用;在侧向射流带动下,刀翼切削面的剪切力、压力梯度增大,利于抑制泥包的成长和冷却刀翼,提高钻头性能.该结论为PDC钻头水力结构的优化提供了新的思路.    

14.  PDC钻头水力结构优化设计准则及方法探讨  
   张红梅  杨迎新  孙永吉  赵勇  陈培浩《钻采工艺》,2013年第36卷第3期
   影响钻头性能的因素主要有切削齿结构设计、切削齿技术,水力因素是对钻头性能有显著影响的因素.文章利用计算流体动力学(CFD)技术,通过分析PDC钻头各流道的流量分配、井底速度与压力分布、各刀翼近剖面的漩涡等情况,使钻头水力部分的设计更为合理,从而改善钻头性能.到目前,还没有一个合适的评价PDC钻头水力结构和井底流场优劣的标准,文中根据地层岩石可钻性与岩屑生成机理的不同,分别针对软硬地层,就钻头水力结构优化设计准则给出了一个初步定性的评判标准,为今后PDC钻头水力结构优化提供一定的依据.    

15.  基于CFX的PDC钻头水力结构优化方法研究  被引次数:1
   赵清云《石油矿场机械》,2009年第38卷第12期
   应用CFD仿真软件CFX对PDC钻头的井底流场进行了模拟,并对该流场进行了流道流量分配及压力、速度等方面的分析,结果表明现有钻头模型水力结构存在一定的缺陷。根据PDC钻头水力结构优化原则,对现有钻头模型喷嘴的位置、喷射角度进行了调整,并将调整后的PDC钻头井底流场与原始钻头模型的井底流场进行了对比。结果表明,调整后PDC钻头的井底流场已经得到明显的改善。    

16.  PDC钻头刀翼优化设计研究  
   《物探装备》,2016年第1期
   Φ76三翼PDC钻头在钻井试验中,钻进速率有了明显的提高,但也有堵塞喷嘴、排屑不畅等情况发生,影响了钻井效率的提高。基于PDC钻头理论和计算流体力学原理,对钻头刀翼形状进行优化,设计出新钻头,并运用Fluent软件进行井底流场模拟分析,得到刀翼形状对井底清洗的影响规律。提升了钻头的井底清洗返屑能力,提高了Φ76三翼PDC钻头的性能。    

17.  PDC钻头静态及旋转流场数值模拟比较研究  
   杨义  秦超  况雨春《钻采工艺》,2015年第2期
   为区别PDC钻头在静止时和不同转速时井底流场的异同,文章运用计算流体动力学方法对PDC钻头分别进行了三维井底静态和旋转流场的数值模拟。分析了静态和旋转流场中井底流速及刀翼表面流速的变化情况,并计算了井底各区域的流体湍动能和流速以及刀翼切屑齿表面的平均流速。分析和计算结果表明,井底流场的数值模拟结果随着转速的变化,对井底和切屑齿的流场分布和变化有一定影响,并且对内锥、冠部、肩部及保径部位的影响趋势各不相同,有必要在PDC钻头水力结构的优化设计中采用旋转流场模拟方法进行研究。    

18.  水平井PDC钻头井下颗粒流数值模拟研究  
   况雨春  张锐  罗金武  朱光辉《石油机械》,2019年第7期
   针对深层页岩气水平井钻探过程中,岩屑运移效率低导致钻头泥包的问题,采用CFDDEM耦合方法,对水平井PDC钻头井底流场进行数值模拟。研究了不同条件下井底流场岩屑运移情况,提出用岩屑滞留量和岩屑运移比来评价PDC钻头井底流场的携岩性能。研究结果表明:在井底PDC钻头区域,钻井液排量越小,岩屑在钻头心部区域的窜流越明显;钻井液的窜流与流量大小无关,主要与钻头水力结构有关;在环空区域,钻井液排量越小,重力作用越明显,重力是井底出现岩屑床的主要因素;旋转体力可使岩屑从低速流层跃迁到高速流层,从而获取轴向运移动能,随高速钻井液排向出口;钻井液排量和旋转均会影响岩屑滞留量和岩屑运移比。研究结果可为后续水平井PDC钻头携岩问题研究提供参考。    

19.  PDC钻头井底流场实验装置设计  
   王吉东《探矿工程(岩土钻掘工程)》,1994年第2期
   根据PDC钻头的结构特点、破岩原理及现场使用情况,阐明了进行PDC钻头井底流场试验研究的必要性和迫切性。结合国外的有关资料,设计出能够进行PDC钻头单喷嘴射流特性、井底漫流特性及全尺寸钻头井底液流流动规律试验研究的实验装置。该装置实现了井底流场特性的三维空间测量。    

20.  封闭旋转型油井底流场能量变化的数值研究  
   杨丽  陈康民《动力工程》,2005年第25卷第3期
   PDC水力参数的不同综合表现为井底流场能量的变化。井底流场具有清岩和冷却切削齿的作用,同时又要保证射流不对钻头表面造成过多的磨损。针对实际PDC钻头建立了不同的流场计算模型,比较分析了流场能量的变化规律。图5参5    

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