粒子沖擊鉆井井底流場(chǎng)數(shù)值模擬研究.pdf

1、粒子沖擊鉆井技術(shù)(簡(jiǎn)稱PID)是一種新型的鉆井技術(shù),該技術(shù)能夠有效的提高深井硬地層鉆速。美國(guó)PDTI公司已經(jīng)進(jìn)行了理論研究與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn),目前技術(shù)已經(jīng)比較成熟,但是PID鉆頭井底流場(chǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)等問題需要進(jìn)一步研究。本文采用以數(shù)值模擬為主,并通過室內(nèi)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法對(duì)粒子沖擊鉆井的井底流場(chǎng)進(jìn)行模擬研究。利用Gambit軟件建立PID鉆頭的三維幾何模型,并進(jìn)行了網(wǎng)格劃分;在鉆頭靜止的情況下,采用標(biāo)準(zhǔn)κ—ε模型和壁面函數(shù)法,選擇速度入口和自由出

2、流出口,利用Fluent軟件對(duì)井底流場(chǎng)進(jìn)行了模擬,并對(duì)其速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)以及粒子軌跡進(jìn)行了模擬。模擬的內(nèi)容主要包括:
　　 (1)研究鉆頭靜止的情況下井底流場(chǎng)的速度及壓力分布規(guī)律;
　　 (2)研究噴嘴到井底的距離變化、噴嘴的噴射角度變化以及噴嘴入口處的速度變化對(duì)井底流場(chǎng)的影響,并分別分析井底流場(chǎng)隨上述因素變化的規(guī)律及產(chǎn)生變化的原因;
　　 (3)利用離散相模型模擬,得到粒子井底的運(yùn)動(dòng)軌跡,并分析粒子在速度分布及運(yùn)