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涡流钻头降压机制及设计原则
  • ISSN号:1673-5005
  • 期刊名称:《中国石油大学学报:自然科学版》
  • 时间:0
  • 分类:TE21[石油与天然气工程—油气井工程]
  • 作者机构:[1]中国石油大学油气资源与探测国家重点实验室,北京102249, [2]西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室,四川成都610500, [3]中国石油大学石油工程学院,北京102249
  • 相关基金:国家自然科学基金项目(51221003;51134004);国家科技重大专项(2011ZX05024-003-02)
中文摘要:

涡流钻头通过反向喷嘴和高速旋转形成负压漩涡,降低井底压差,提高钻井的机械钻速.对涡流钻头降压机制进行研究.采用混合网格计算方法分析反向喷嘴的轴向倾角、径向倾角、上返流量、出口高度和旋转速度等对涡流钻头降压性能的影响,并提出涡流钻头的设计原则.结果表明:反向喷嘴下方井底钻井液回流是影响涡流钻头降压能力的主要因素.涡轮钻头设计的理论原则:轴向倾角为150°~ 180°、径向倾角为60°~75°、上返流量大于30%、反向喷嘴的出口高度为100~140 mm,井壁间隙应小于3 mm,尽可能地提高钻头旋转速度.

英文摘要:

The drilling practice of oil and gas wells has indicated that reducing the bottom-hole pressure difference can signif-icantly improve the rate of penetration (ROP). Vortex drilling-bit can reduce the bottom-hole pressure difference via a re-verse nozzle to generate a vortex flow due to the high rotary speed of the drilling-bit. The depressurization mechanism of thevortex bit was analyzed. By using a hybrid mesh method, the key factors that affect the depressurization capacity of the vortexbit were investigated, which include axial angle, radial angle, reverse flow ratio, rotation speed, bit clearance, and distancebetween reverse nozzle outlet and the bottom-hole wall. The results show that backflow below the reverse nozzle outlet is themain reason that can decrease the depressurization effect of the vortex bit. A guideline for the design of the vortex bit is givento maximize the depressurization effect. The optimum axial and radial angles are 150°-180°and 60°-75°respectively, andthe flow ratio of the reverse nozzle is best above 30%. The bit clearance should be kept below 3 mm, and the distance be-tween the reverse nozzle outlet and the bottom-hole surface can be 100-140 mm. The rotation speed of the bit should be aslarge as possible.

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期刊信息
  • 《中国石油大学学报:自然科学版》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:教育部
  • 主办单位:中国石油大学(华东)
  • 主编:袁静(执行)
  • 地址:山东省东营市北二路271号
  • 邮编:257061
  • 邮箱:journal@upc.edu.cn
  • 电话:0546-83922495 86983262
  • 国际标准刊号:ISSN:1673-5005
  • 国内统一刊号:ISSN:37-1441/TE
  • 邮发代号:24-273
  • 获奖情况:
  • 本刊1996年以来历届山东省优秀期刊奖,曾荣获1999年全国高校学报优秀期刊二等奖,2001年...,2012年获教育部第四届中国高校精品科技期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版)
  • 被引量:9288