超高压淹没射流井底流场特性模拟分析

董学成 熊继有 黄卿卿 廖刚 荣继光 许期聪 魏武

DONG Xue-Cheng XIONG Ji-You HUANG Qing-Qing LIAO Gang RONG Ji-Guang XU Qi-Cong WEI Wu

超高压淹没非自由射流井底流场特性研究是超高压喷射钻头设计的关键技术之一，是延长钻头寿命、提高钻井速度、实现优快钻井的保障。目前关于高低压喷嘴联合作用下的井底流场特性的研究还不完善，文章通过建立井底流场计算域，运用数值模拟手段，在K—ε两方程数学模型基础上计算封闭的N—ε方程，对Ф15．9mm三牙轮超高压淹没射流的井底流场进行模拟。随着超高压喷嘴侧倾角从10°减小到8°，超高压射流流体上扬趋势变缓；超高压射流井底流场高低压区分区明显。分析认为超高压喷嘴射流能量大部分集中在高压喷嘴直径范围内，高低压喷嘴射流之间的相互干扰不大；超高压喷嘴射流直射井底与井壁交界处产生的流场特性有利于钻屑的运移和井底的清洗，且其产生的扩径率符合工程要求；喷嘴直径、喷射压力、喷射角度、喷距等对井底流场特性有影响。此方法为延长钻头寿命、提高钻井速度、实现优快钻井提供了保障。