基于CFD的随钻扩眼工具冲洗水眼设计方案.PDF

2012 年 第 40 卷 第 9 期 — 1 — 钻井技术与装备  * 基于 CFD 的随钻扩眼工具冲洗水眼设计 赵旭东 王定亚 赵 磊 魏代锋 周发学 ( 宝鸡石油机械有限责任公司) 摘要: 目前国内尚无应用计算流体力学 ( CFD) 方法对随钻扩眼工具进行分析的先例 。为此 ， CFD ， - RNG k- 基于 方法 采用赫 巴流变模式和 ε 湍流模型对随钻扩眼工具的内外部流场进行仿真 计算。通过对流场流线形状和流线分布情况进行分析 ，着重研究了冲洗水眼放置位置、水眼出口 大小和水眼后置角度等对非水基钻井液流场的影响。分析结果表明 ，后置式冲洗水眼不会产生涡 流 ，可直接冲洗切削刀翼 ，因而设计 时宜采用后置式水眼结构; 后置式水眼的出口不宜太大 ，否 则分流过 多影响前方钻头工作; 也不能太小 ，影响岩屑输送和切削刀翼温度的 降低，设计 时应考 虑实际情况在 5 ～ 6 mm 的区间内取值; 后置式水眼的后置角度不能太大 ，否则钻井液 向上的速度 分量衰减过快 ，设计 时可根据具体结构在 30 ° 附近取值。 : ; ; ; - ; 关键词 计算流体力学 随钻扩眼工具 冲洗水眼 赫 巴流变模式 流场模拟 中图分类号: TE921 文献标识码: A 文章编号: 100 1 － 4578 ( 20 12) 09 － 000 1 － 04 CFD-based Design of Flushing Nozzle for Reaming Tool while Drilling Zhao Xudong Wang Dingya Zhao Lei Wei Daifeng Zhou Faxue ( Baoj i Oilf ield Machinery Co． ，Ltd． ) Abstract: Based on the CFD method ，the Herschel-Bulkely rheological model and the RNG - turbulence κ ε model were adopted to conduct a simulation calculation of the internal and external flow fields of the reaming tool while drilling. Through analysis of the streamline form and streamline distribution of the flow fields ，the study fo- cused on the effect of the placement of the flushing nozzle ，the size of the nozzle outlet and the nozz