改善井底流场能够提高钻速

自从喷射钻井技术广泛应用以来,人们一直在研究如何充分利用喷射钻头在井底获得的水力功率,以获得更好的钻井经济效益。本文介绍了喷射钻头井底流场液流流向、井底排屑量和井底液流压力的试验研究方法及其应用。研究表明,由于井底流场的不完善而形成的涡旋、回流和滞流区是造成岩屑在井底重复破碎,影响井底净化效率的重要因素,改善喷射钻头的井底流场,最大限度地减少这些因素的影响,能够更好地发掘喷射钻井技术的潜力,提高钻井速度,降低钻井成本。     

喷射钻井井底流场的研究

在全尺寸试验架玻璃井简内进行了喷射钻头井底流场试验。试验用贴线法研究多股液流在井底场空间流动时液流方向、路线等流向分布的全貌。一个良好的井底流场应能使液流在井底场的流动满足岩屑离开井底、在井底推移岩屑和从井底举升岩屑这三个基本动作并使之配合好。试验对比了对称井底流场和不对称井底流场的特征和优缺点。试验表明:有效的利用向下冲击的高速射流;合理的安排下行液流与上返液流的“流道”并尽量控制它们相互干扰的方面,利用它们相互促进的方面;扩大和强化液体沿井底的横向流动是不对称井底流场的三个主要优点。为此,新型喷射钻头应以不对称井底流场为设计依据和发展方向。     

定向喷射钻头的研究和应用

分析了井底岩屑的运移情况,提出优化井底射流,促进岩屑离开井底减少重复破碎从而达到提高钻头机械钻速的目的．由此开发的定向喷射钻头,通过现场使用,达到了设计需求．     

用边界单元法分析井底流场

在设计和使用牙轮钻头或ＰＤＣ钻头时，要优选喷嘴的组配，必须了解不同喷嘴配置下井底流场水力分布情况，本文尝试把边界单元法用于分析井底流场水力分布，建立了描述井底浸流速度场的积分方程，给出了采用边界单元法求解井底速度场的数值方法过程，在算例中分析了多喷嘴钻头井底流场的速度分布问题，计算实践表明采用边界单元法可比较简单方便地计算分析多喷嘴井底流场水力分布问题，可用于优选钻头喷嘴组配。     

三牙轮钻头井底漫流速度计算探讨

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,在垂直半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。理论计算为三牙轮钻头的设计和水力参数设计提供了理论依据。     

喷射钻井井底流场的试验研究(二)

采用贴线法和模拟岩屑进行井底流场的全尺寸模拟试验,表明在井底场相对稳定的位置将产生局部旋涡和局部回流现象,并导致钻头水力功率的损耗和岩屑的重复破碎。结合钻头牙齿的破岩原理及其井底模式的分析,认为改善井底流场是提高井底清岩效率的重要途径。     

关于喷射钻头的井底流场设计

在一定条件下,井底净化效率是影响钻速的重要因素。喷射钻头如果具有完善的井底流场设计,就能够及时地、连续而且稳定地有效净化井底,减少以至消除岩屑在井底的重复破碎现象。研究表明,要进一步发掘喷射钻井技术的潜力,仅仅对现有工作方式进行选择和在水力参数上进行调整是有限的、不够完善的。     

改善井底流场能够提高钻速

通过对三十余种不同喷咀组合方式的室内试验和部分井下试验分析表明,不断改进喷射钻头的水力冲洗系统,合理设计井底流场,可以提高钻速,降低钻井成本。     

井底漫流场数值模拟研究

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，应用热流理论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、钻井效率的高低提供一定的理论依据。     

三牙轮钻头井底破碎试验及井底模式初步分析

本文对五种不同类型的牙轮钻头在实验架上所作的井底破碎试验进行了分析比较。并根据它们的井底模式,研究分析其破碎岩石的效果。硬地层钻头采用不等距布齿,软地层钻头采用较大的移轴距和超顶距,可提高钻头破碎岩石的能力。由井底模式的研究分析还证明了三牙轮钻头的牙轮运动为变速转动。钻头钻进时,纯滚动点在牙轮上的位置是变化的,其变化规律主要取决于钻头的结构特点。     

二维微管中空泡形成过程的数值模拟

应用专业CFD软件——Fluent对喷油器中的空化特性进行数值模拟,对二维微管液流中的空化现象做了定性的讨论,模拟其空泡形成过程,并分析了喷射压力、喷孔的几何形状等影响因素对空穴现象的影响.     

随钻地震的钻头震源研究

对随钻地震技术中的钻头震源进行了理论研究，重点分析了钻头冲击井底岩石产生的张性波和体波。纵波主要沿着井轴传播；横波主要沿着垂直于井轴的平面传播。现场考察了各种波（包括次生波）在随钻地震剖面上的特征。这些由钻头产生的波具有不同的延迟时间，它是井口偏移距和钻头深度的函数，建立了时距曲线方程。研究这些波的类型可为随钻地震技术的野外井场施工提供一定的依据，对钻头产生波场解释是很有必要的。     

影响单牙轮钻头切削效率的原因分析

通过对单牙轮钻头切削机理约分析，从牙齿的露高、布置方式、形状三个方面，对单牙轮钻头牙齿在井底覆盖情况以及井底切削的均匀性进行分析研究。提出了在单牙轮钻头切削结构设计时：牙齿的露高设计应大于井底岩柱的高度；优化牙齿在球形牙轮经度和纬度方向的相差；在牙轮布齿面上，不同的布齿区域，选择适应该区域牙齿运动特点的齿形。     

三牙轮钻头台架试验与井底模式分析

三牙轮钻头地面台架试验与井底模式的分析是对牙轮钻头设计的合理性进行检验与改进的最简便又较真实的方法。在国外早已采用,国内尚属首次。 本论文详细的介绍了成都石油总机厂制造的8 1/2″XHP 4-1与川_1M—9X型三牙轮钻头在花岗岩、石灰岩与砂岩中钻进时各种参数的测量数据与所钻出的井底模式,并与美国8 1/2″J44,J55R、F3、HP51及J77型三牙轮钻头进行对比研究。 文中有各种井底模式的照片与测得的各种钻进参数值,并对它们进行了理论分析,提出了如何改进8 1/2″XHP4-1型钻头齿面布置及合理使用构改进意见,为我国改进钻头设计及使用提供参考。     

复合钻井工况下牙轮钻头井底轨迹仿真分析及钻头改进

运用井底轨迹仿真软件生成复合钻井工况下牙轮钻头井底轨迹,寻找在复合钻井工况下,牙轮钻头齿槽磨损导致断轮尖的原因,提出适合于复合钻井作业的牙轮钻头解决方案。     

用随机过程分析方法研究牙轮钻头轴承载荷

关于牙轮钻头轴承载荷的研究,国内外都做过不少工作,已经取得了一定的成绩。但是,在钻头轴承的动载方面探讨的却比较少。对牙轮钻头轴承进行动载测试分析非常必要。最理想的情沉是在实际钻井情况下对钻头轴承的载荷进行测试。可是由于受到测试条件的限制,目前国内外对钻头轴承的研究工作大多数还是在实验台上进行的。 我们用现行实际生产的牙轮制成实验钻头,在实验台上开展对钻头轴承的动载测试,并采用随机过程的分析方法对钻头轴承载荷的测试曲线进行分析处理。 为了便于分析对比,我们从单牙铃单齿圈打钢井底作起,进而作单牙轮各种齿圈的组合打钢井底、单牙轮破岩、全钻头三牙轮破岩等各种情况,即从简单的情况作到接近实际的破碎岩古的情况。     

成形磨削过程中气液两相流VOF模拟与分析

在成形磨削过程中,磨削液在磨削区域的流动和分布情况是影响磨削精度的重要因素。通过对磨削区气体进行气流场模拟分析得出,砂轮表面附近存在气障层,工件表面附近存在返回流,并且气障层和返回流会对磨削液的有效供给产生阻碍作用。运用气液两相流VOF理论,通过对磨削区磨削液流场中的气液两相流模拟分析得出,不同喷射位置和喷射速度产生不同磨削效果,并提出了磨削液的最佳喷射位置和喷射速度,对提高成形磨削的质量和效率,防止磨削过程中工件的烧伤提供了重要的参考依据,同时对实现绿色制造具有重要的工程实际意义。     

三牙轮钻头齿面结构对破岩效率影响的研究

本文叙述了三牙轮钻头齿面结构对破岩效率影响的研究方法,研究工作是用全尺寸钻头在地面钻头试验架上进行。作者根据试验钻头对不同岩石钻进时所测得的钻进参数、钻进指标和钻头的井底模式,结合它们的齿面结构,分析其对破岩效率的影响,找出各钻头齿面结构的优缺点。从而对现有国产钻头提出改进意见,并将所获得的认识用于新钻头的设计之中。     

挤压铸造金属液流充型特性研究

研究了挤压铸造中金属液流的充型特性 ,利用高速摄影观察溶体的充填状态。结果表明 :采用不同的浇口尺寸及充型速度 ,所得到的液流充型状态和特性各不相同。层流充填时伴随的是压力流和补缩流 ,紊流充填时呈现的是喷射流和压力流 ;金属液在型腔中的流动速度是不均匀的 ,中心处流体的流动阻力最小 ,流速最大 ,受到的剪切力作用最小。     

柴油喷雾粒度场分布的试验研究

本文应用激光全息摄影技术对柴油喷雾场的粒度分布进行了测量,揭示了喷射压力,喷孔直径,介质密度及取样位置等因素对喷雾场分布和油粒平均直径的相互关系。