喷嘴直径匹配对ＰＤＣ钻头流场特性影响

田志欣 王国华 李源源 贺培

TIAN Zhi-Xin WANG Guo-Hua LI Yuan-Yuan HE Pei

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Φ ２１５．９ｍｍＰＤＣ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１２．７０ｍｍ时，外围喷嘴直径为８．７４～１１．１３ｍｍ能使ＰＤＣ钻头井底流场最优。而当外围喷嘴直径为１１．１３ｍｍ时，中心喷嘴的直径应大于或等于１１．１３ｍｍ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。